Difração de som: o que é, exemplos, aplicações - Ciência - 2023

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o difração som É propriedade das ondas flexionar-se nas bordas de obstáculos ou aberturas de tamanho igual ou menor que seu comprimento de onda e continuar a se propagar. Ao fazer isso, eles são distorcidos e quanto menor a abertura pela qual passam, maior a distorção.

Essa propriedade é fácil de verificar usando um balde de ondas, que consiste em uma bandeja cheia de água e uma fonte que gera as ondas colocada em uma extremidade. A fonte pode ser tão simples quanto uma faixa de metal vibrante.

Quando a fonte é ativada, é gerada uma frente de onda que viaja na bandeja e à qual pode ser interposto um obstáculo com uma abertura no meio. As ondas conseguirão contornar a abertura e continuar seu caminho, mas sua forma terá mudado de acordo com o tamanho da fenda, para se desdobrar depois de passada.

A imagem a seguir mostra a mesma frente de onda passando por duas aberturas de tamanhos diferentes.

Quando a abertura é reduzida, a onda se alarga e se curva consideravelmente. Por outro lado, se a abertura for maior, a deformação sofrida pela onda é muito menor. A onda continua avançando, mas não se espalha ou se desenvolve tanto.

Exemplos

As ondas mencionadas foram formadas na água de uma simples bandeja. Em uma escala muito maior, pode-se observar a difração das ondas ao redor das ilhas da figura 1, já que a distância entre elas é da ordem de seu comprimento de onda. Esta é a chave para compreender o fenômeno da difração.

Como no oceano, o som e a luz também sofrem difração, embora, é claro, a luz requeira aberturas muito menores, já que os comprimentos de onda da luz visível estão entre 400 e 700 nanômetros ou trilionésimos de metro.

Por exemplo, as minúsculas partículas na atmosfera atuam como obstáculos para a luz difratar, fazendo com que anéis sejam vistos ao redor de objetos muito luminosos, como a luz e o sol.

Por outro lado, a difração é facilitada para ondas sonoras, já que seu comprimento de onda é da ordem de metros, então basta com aberturas do tamanho de portas e janelas para que ocorra.

A difração é uma propriedade única das ondas. Imagine por um momento que, em vez de água, fosse uma torrente de bolinhas que passava pelas aberturas.

O jato de mármores continuará se movendo em linha reta, em vez de se dispersar imediatamente pelo espaço disponível, como fazem as ondas.Definitivamente, as partículas materiais no nível macroscópico não experimentam difração, mas os elétrons, mesmo tendo massa, podem.

Por esta razão, todos os fenômenos físicos que se manifestam por meio da difração devem ser do tipo onda. As outras duas propriedades características são interferência e polarização, com refração e reflexão igualmente aplicáveis a partículas de matéria.

Apreciando a difração do som

Uma pessoa pode falar com outra, mesmo que haja uma sala no meio, e podemos ouvir música e vozes vindas de outros lugares, uma vez que os comprimentos de onda do som são de tamanho comparável ou maiores do que os objetos do cotidiano.

Quando você está em uma sala adjacente a outra onde a música está tocando, tons mais baixos são ouvidos melhor. É por terem comprimentos de onda maiores que os agudos, mais ou menos as dimensões de portas e janelas, portanto não têm problema em serem difratados nelas, veja a figura a seguir.

A difração também permite que as vozes das pessoas sejam ouvidas antes de vê-las e esbarrar com elas na esquina, pois esse é o obstáculo que difrata as ondas.

O som reflete muito bem nas paredes também, então ambas as propriedades se combinam para criar cantos de curva de som muito bem.

O som do trovão ao longe permite distinguir os distantes dos mais próximos, porque estes são percebidos como nítidos e secos, mais como estalidos e menos estrondosos, pois as frequências altas (aquelas dos sons mais altos) continuam presentes.

Em contrapartida, trovões distantes e ruídos são mais graves, graças às baixas frequências com longos comprimentos de onda são capazes de escapar de obstáculos e viajar mais longe. Os componentes superiores são perdidos ao longo do caminho porque seu comprimento de onda é menor.

Formulários

Difração de ondas de rádio

Você provavelmente já notou enquanto dirige pela cidade ou em áreas montanhosas que a recepção de algumas estações de rádio diminui ou perde qualidade para reaparecer mais tarde.

As ondas de rádio podem viajar por longas distâncias, mas também sofrem difração quando encontram edifícios na cidade ou outros obstáculos, como colinas e montanhas.

Felizmente, graças à difração, eles podem superar esses obstáculos, especialmente se o comprimento de onda for comparável ao seu tamanho. Quanto maior o comprimento de onda, maior a probabilidade de a onda ser capaz de contornar o obstáculo e continuar seu caminho.

De acordo com a banda em que está, uma estação pode ter uma recepção melhor do que outra. Tudo depende do comprimento de onda, que está relacionado à frequência e velocidade como:

c = λ.F

Nesta equação c é a velocidade, λ é o comprimento de onda e F é a frequência. As ondas eletromagnéticas se movem a aproximadamente 300.000 km / sa velocidade da luz no vácuo.

As estações com melhor qualidade de recepção

Portanto, as estações na faixa AM cujas frequências estão na faixa de 525-1610 kHz têm mais probabilidade de sofrer difração do que aquelas na faixa FM com 88-108 MHz.

Um cálculo simples com a equação acima mostra que os comprimentos de onda AM estão entre 186 e 571 m, enquanto para as estações FM esses comprimentos de onda estão entre 2,8 e 3,4 m. Os comprimentos de onda das estações FM são mais próximos do tamanho de obstáculos, como prédios e montanhas.

Difração de luz

Quando a luz passa por uma fenda estreita, em vez de ver toda uma região uniformemente iluminada do outro lado, o que se vê é um padrão característico composto por uma zona central clara mais ampla, ladeada por faixas escuras alternadas com faixas claras mais estreito.

No laboratório, uma lâmina de barbear antiquada muito bem afiada e um feixe de luz monocromática de um laser revelam esse padrão de difração, que pode ser analisado com software de imagem.

A luz também sofre difração quando passa por várias aberturas. Um dispositivo usado para analisar o comportamento da luz ao fazer isso é a grade de difração, que consiste em muitas fendas paralelas igualmente espaçadas.

A grade de difração é usada em espectroscopia atômica para analisar a luz proveniente de átomos e também é a base para a criação de hologramas como os encontrados em cartões de crédito.

Referências

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Wikipedia. Difração. Recuperado de: en.wikipedia.org.