tema 9. la llum [modo de...

Tema Tema 9. La llum9. La llum

Vostre llibre Tema 10. La llum(pàg. 226-255)

ÍNDEXÍNDEX

9.1. Què és una ona?

9.2. Tipus d’ones

9.4. La llum visible o llum blanca

9.3. Magnituds característiques de les ones

9.5. Espectre electromagnètic9.5. Espectre electromagnètic

9.6. Front d’ona i raig

9.7. Fenòmens ondulatoris de la llum

9.7.1. Reflexió. Miralls

9.7.2. Refracció. Lents

9.7.3. Difracció

9.7.4. Polarització

9.7.5. Interferències

Una ona és una pertorbació que es propaga de veí a veí, sense transport de matèria, però amb transport d’energia.

9.1. Què és una ona?

D1

ENERGIAONATRANSPORTA

http://web.educastur.princast.es/proyectos/fisquiwe b/Laboratorio/Ondas1/LabOndas1.htm

La pertorbació produïda en un extrem de la corda es propaga per cada punt de la corda.

Cada punt de la corda es queda en el mateix lloc (NO HI HA TRANSPORT DE MATÈRIA), el que avança i es propaga és la PERTORBACIÓ o ONA.

D2

Cada fotografia mostra com l’ona o pertorbació es propaga a través de la corda.

D3

Les ones en la superfície de l’aigua, una ona sonora ( so) o una ona sísmica (terratrèmolo tsunami) són exemples d’ones en 2 o 3 dimensions.

Les ones es poden classificar:

D4

9.2. Tipus d’ones

segons el medi

Mecàniques

Electromagnètiques

Unidimensionals

segons la dimensió Bidimensionals

Tridimensionals

segons la direccióLongitudinals

Transversals

D5

Tipus d’ones segons el medi

Mecàniques Electromagnètiques

Són les ones que necessiten un medi per propagar-se.

Exemples:

Són les ones que NO necessiten un medi per propagar-se.

Exemples:Exemples:

- Les ones produïdes en una corda(es propaguen a través de la corda)

- Les ones produïdes en un llac quan llancem una pedra.(es propaguen a través de l’aigua).

Exemples:

- La llum visible es propaga en forma d’ones i no necessita cap medi ja que es propaga del Sol cap a la Terra a través de l’espai.

D6

Tipus d’ones segons la dimensió de propagació

Unidimensionals Bidimensionals

Són les ones que es propaguen en una direcció.

Tridimensionals

Són les ones que es propaguen en un pla.

Exemples:

Són les ones que es propaguen per l’espai, és a dir, en tres dimensions.

Exemples:

- Les ones que es produeixen en una corda(es propaguen en la direcció horitzontal)

Exemples:

- Les ones que es produeixen en un estanc quan llancem una pedra.

Exemples:

- El so o ona sonora(quan parlem en una habitació el so es pot escoltar en qualsevol punt de l’habitació)

- La llum visible

D7

Tipus d’ones segons la direcció de propagació de l’ona i la direcció de vibració de les partícules del medi.

Longitudinals Transversals

Les partícules del medi oscil·len o vibren en la mateixa direcció que la de propagació de l’ona.

Les partícules del medi oscil·len o vibren de forma perpendicular a la de propagació de l’ona.

Exemple:

- El so

- El exemple de la figura

Exemple:

- La llum

- El exemple de la figura

Exercici 1. Indica dos exemple d’ones mecàniques i dos exemples d’ones

electromagnètiques.

D8

Exercici 2. Quins tipus d’ones són les ones del mar? Raona la t eva resposta.

Exercici 3. Es poden propagar les ones electromagnètiques per u n medi que no sigui

el buit? Raona la teva resposta.

Exercici 4. Quina diferència hi ha entre una ona produïda en un a corda i el so?

D9

9.3. Magnituds característiques de les ones:

elongació

Velocitat d’ona

amplitud

Longitud d’ona

període

freqüència

REPRESENTACIÓ DE L’ONA EN UN INSTANT DE TEMPS:REPRESENTACIÓ DE L’ONA EN UN INSTANT DE TEMPS:

eix y(l'estat de vibració,

en m)

direcció de propagació de l'ona

eix x (cadascun dels punts de la corda)5 150

3525

10

20

-20

-10

crestes

valls

D10amplitud Longitud d’ona

REPRESENTACIÓ d’una ONA EN UNA CORDA EN UN INSTANT DE TEMPS

Elongació (y) Estat de vibració d’un punt de l’ona.

elongació

eix y(elongació o

estat de vibració, en m)

direcció de propagació de l'ona

eix x (cadascun dels punts de la corda)5 150

3525

7

14

-14

- 7

Amplitud

posició d'equilibri

Longitud d'ona

Elongació (y) Estat de vibració d’un punt de l’ona.

Ex. El punt de la corda x = 20 m es troba en l’est at de vibració y = 0 m.

El punt de la corda x = 12,5 m es troba vibrant en y = 7 m.

Amplitud, A Estat màxim de vibració d’un punt de l’ona.

Ex. L’ona té una amplitud de A = 14 m.

Longitud d’ona ( λ)Distància entre dos punts d’ona que es troben en el mateix estat de vibració.

Ex. La longitud d’ona λ = 20 m

Exercici 5. Simulació de la pàgina web:

http://web.educastur.princast.es/proyectos/fisquiwe b/Laboratorio/Ondas1/LabOndas

1.htm

D11

MESURANT AMPLITUDS

El costat del quadre val 0,5 m

Exercici 6. Simulació de la pàgina web:

http://web.educastur.princast.es/proyectos/fisquiwe b/Laboratorio/Ondas1/LabOndas

1.htm

D12

MESURANT LONGITUDS D’ONA

6,96 m6,96 m

6,96 m

Exercici 7. Observa les ones següents:

D13

a) Quina té una longitud d’ona més gran?

b) Quina té una amplitud més elevada?

c) Quina és la relació entre les amplituds de les ones A i B?

d) Quina és la relació entre les longituds d’ona?

D14

El temps que triga un punt de l’ona en fer una osci l·lació completa (pujada-baixada-pujada).

També es defineix com el temps que triga l’ona en r ecorre una distància equivalent a la seva longitud d’ona.

període freqüència

Període, T

T = 1,2 s

Exercici 10. Observa les ones següents:

D15

eix y(elongació o

estat de vibració, en m)

t (en s)5 150

3525

7

14

-14

- 7

Amplitud

posició d'equilibri

Període (temps que triga el punt de l'ona en fer un a oscil·lació completa)

Ens fixem en un punt de l'ona i veiem com vibra amb el temps

T = 20 s (el punt triga 20 s en fer una oscil·lació completa)

Quina té un període més llarg?

D16

El nombre d’oscil·lacions completes que fa un punt de l’ona en 1 segon.

La seva unitat en el SI és s -1 o Hz (Hertzs)

període freqüència

freqüència, f

Ex. Si un punt de la corda fa en 1 segon 4 oscil·la cions completes, la f = 4 Hz.

f = T1

T = f1

Ex. Si el període d’una ona val T = 1,2 s. Quan val la seva freqüència?

f = 1,2 s

1 = 0,83 Hz (en 1 s fa 0,83 oscil·lacions, no arrib a ni afer una oscil·lació completa)

D17

Exercici 11. Calcula el període i la freqüència de l’ona represe ntada:

y(elongació o

estat de vibració, en m)

t (en s)1 30

75

posició d'equilibri

T = 4 s

El període val T = 4 s

f = 4 s1 = 0,25 Hz

D18

Marquem dos punts de l’ona

Velocitat de propagació de l’ona

Quan l’ona arriba primer punt encenem el cronòmetre

t = 0 s

8 m

v = te

Quan l’ona arriba al segon punt parem el cronòmetre

t = 2 s

t = 0 s

Velocitat de propagació de l’ona L’espai recorregut per l’ona entre el temps que tarda l’ona a recórrer aquest espai

v = = 4 m/s 2 s8 m

D19

Quan l’ona ha recorregut un espaiigual a longitud d’ona

e = λ

el temps que ha passat és igual al

El dibuix representa l’ona en diferents instants de temps.

8 m

λ = 3 m

v = te

el temps que ha passat és igual al període

t = T

Velocitat de propagació de l’ona

v = Tλ

v = = 2,5 m/s 1,23

v = λλλλ · f

D20

Exercici 12. Es llança una pedra al llac i crea una ona que tard a 8 s a recórrer 16 m.

Quina és la velocitat de l’ona? Si la distància ent re dues crestes de la pertorbació és

d’1m, quin és període de l’ona? Quina és la freqüèn cia de l’ona?

D21

Exercici 13. En un moment donat, una corda té la forma que descr iu la taula següent.

Sabent que l’amplitud és de 6 cm, dibuixa l’ona que forma la corda i troba la longitud

d’ona.

x (cm) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

y (cm) 0 5 5 0 - 5 - 5 0 5 5 0 -5

D22

Exercici 14. En Marc ha fet una marca en una corda i mentre vibr ava ha fet 6

fotografies, una cada 2 s. Ha mirat l’alçada de la marca en cada fotografia i ha escrit

la taula següent. Sabries dibuixar el moviment de l a marca segons cada instant de

temps? Digues quin és el període de l’oscil·lació.

t (s) 2 4 6 8 10 12 14 16 18

y (cm) 15 0 -15 0 15 0 -15 0 15

D23

Exercici 15. Dibuix el gràfic d’una ona que té freqüència 0,2 Hz .

Exercici 16. Dibuix el gràfic d’una ona que té longitud igual a 2 m.

D24

9.4. La llum visible o llum blanca

Llum És una una ona electromagnètica, transversal i long itudinal.

La llum és l’única radiació electromagnètica que po t estimular

l’ull, la qual cosa ens permet detectar els colors dels objectes.

Llum visible

Llum blanca

La llum, llum visible o llum blanca correspon a la suma de diverses

ones electromagnètiques, que poden dividir-se en tr es regions:

750 nm 300 nm

Regió verda Regió blava