Fenômeno ondulatório: polarização e interferência de uma onda

Você fazia ideia que o fenômeno ondulatório está presente no seu cotidiano? Por exemplo, os óculos 3D no cinema, você já se perguntou como é o funcionamento deles, e como a sensação de profundidade acontece?

Talvez você também já tenha escutado a frase, ou até dito, que o rádio não está funcionando direito, pois está com uma interferência. Mas, o que será que essa frase significa? O que é uma interferência quando estamos falando sobre ondas?

Esses casos por mais simples que sejam tem muita relação com a física e com a nossa aula de hoje. Presta atenção a seguir pra arrasar no Enem!

Funcionamento de um fenômeno ondulatório

Imagine que uma onda se propaga em um certo meio e de repente encontre algum obstáculo, ou ainda, um outro meio. Essa onda irá interagir com eles e isso acaba gerando alguns comportamentos específicos que é chamado de fenômeno ondulatório.

Introdução às Ondas Mecânicas e Eletromagnéticas

Confira agora com o professor de física Antônio Martins, do canal do Curso Enem Gratuito, quais são as diferenças e características básicas das ONdas Mecânicas e das Ondas Eletromagnéticas:

Esta aula de hoje irá focar em dois fenômenos ondulatórios: Polarização e Interferência. Mas, antes de falarmos sobre esses fenômenos ondulatórios, vamos definir como uma onda pode se propagar em diferentes meios, e também em quantas direções.

Classificação das ondas como fenômeno ondulatório

Dependendo da direção de vibração da perturbação em relação à da propagação de uma onda (veja esses detalhes na imagem a seguir), podemos classificar as ondas como transversais e longitudinais.

Em uma onda do tipo transversal, a direção de vibração é perpendicular à direção de propagação da onda. Para entender melhor, observe a imagem:

Representação da propagação transversal de uma onda.

Outro exemplo que também podemos observar é a onda longitudinal. Nesse caso a direção de vibração é a mesma que a da de propagação da onda. Observe agora esta outra figura:

Representação da propagação de uma onda longitudinal.

Polarização das ondas

Agora que você já relembrou algumas características básicas das ondas, vamos estudar o fenômeno ondulatório que está presente em cada um desses fenômenos.

Imagine que você produza um movimento ondulatório em uma corda que está presa a uma parede. Porém, ao contrário do que você espera, essa onda vibra em planos diferentes com todas as direções perpendiculares à direção de propagação.

Ou seja, para produzir esse tipo de onda, você não pode somente fazer movimentos verticais na extremidade da corda, mas ao contrário. Agora pense que essa onda seria como se você empregasse movimentos circulares na sua ponta.

Representação de uma onda não polarizada (região 1) passando por um polarizador e tornando-se uma onda polarizada (região 2). A onda comentada acima é chamada de onda não polarizada, e está representada na região 1, da figura.

Nesse caso quando a oscilação ou a vibração da onda se dá num mesmo plano (numa única direção perpendicular à direção propagação), dizemos que essa onda é polarizada. Na figura acima, esse tipo de onda está representada na região 2.

Os aparelhos utilizados para polarizar uma onda são chamados de polarizadores. Após atravessar os polarizadores, a onda não polarizada passa a vibrar somente em um plano, conforme observamos na figura 3.

Características fundamentais do fenômeno ondulatório

A característica fundamentais da polarização como um fenômeno ondulatório, é que ela ocorre somente em ondas transversais. No entanto uma onda longitudinal atravessaria um polarizador sem sofrer nenhuma modificação.

Um outro exemplo desse fenômeno é a luz. Como ela é uma onda ela também pode ser polarizada. Porém como possui um comprimento bem pequeno, só é possível polarizá-la fazendo-a incidir sobre certos cristais.

Dessa forma um cristal é considerado um polarizador quando sua organização de átomos apresenta fendas paralelas que permite a passagem de ondas luminosas que vibrem em um único plano. Então chamamos esses cristas de polaroides.

O funcionamento dos óculos 3D como um fenômeno ondulatório

Um fato é que os óculos 3D polarizados são muito utilizados atualmente. Ou seja, eles estão presentes em salas de cinemas e acompanham modelos de TV e computadores com tecnologia 3D.

Uma vez que, nos anos 80, quando surgiu a febre do 3D, os óculos tinham uma lente azul e uma lente vermelha para filtrar os diferentes matizes do filme. Desse modo, a diferença hoje em dia é que não há a necessidade de lentes coloridas, por isso a fidelidade de cores é muito maior.

Em resumo, o funcionamento do óculos se dá quando duas imagens projetadas são emitidas de ângulos distintos. Portanto ao serem vistas com os óculos, elas são desviadas e bloqueadas, conforme o ângulo em que são recebidas. Ou seja, o olho esquerdo enxergará apenas imagens com determinada angulação, enquanto o direito enxergará outra. E assim cria a sensação de tridimensionalidade.

Passagem da luz polarizada pelo óculos 3D.Esse bloqueio, ou desvio sofrido pela luz é o que chamamos de polarização das ondas, nesse caso dos óculos 3D.

Interferência de ondas

Em resumo, um dos fenômenos mais importantes do estudo sobre as ondas é a interferência. De fato, para ilustrar esse efeito, vamos imaginar uma corda tensionada em que se propagam dois pulsos em sentidos contrários.

Isto é, em um determinado instante, eles vão se encontrar (na linha de referência imaginária P), dando origem a um pulso que é resultado da soma dos dois pulsos iniciais.

Nesse sentido, de acordo com o exemplo abaixo cada pulso se propaga de modo independente, um não interfere na propagação do outro; por isso, ao se cruzarem, cada um continua a se propagar com as características originais.

Interferência construtiva de dois pulsos em sentidos contrários.

Interferência construtiva

Do mesmo modo, como explicado anteriormente, observe que, durante o intervalo de tempo em que dois pulsos interagem, eles ficam superpostos e obedecem ao que chamamos de princípio da superposição.

Assim, na linha imaginária P é produzida uma perturbação (interferência) que é igual a soma das perturbações que cada pulso causa individualmente. Da mesma forma, a resultante da superposição de duas ou mais ondas ou pulsos origina o que chamamos de interferência.

Portanto, nesse caso, em que a amplitude do pulso resultante da interferência aumenta, damos o nome de interferência construtiva.

Interferência destrutiva

Interferência destrutiva de dois pulsos em sentidos contrários.

Considere agora a situação descrita na figura 6, na qual as orientações das perturbações dos pulsos são invertidas uma em relação à outra.

Aliás, nesse caso ocorre o cruzamento dos pulsos, seus efeitos se anulam e na linha imaginária P e a corda não se move. Então podemos afirmar que após a superposição dos pulsos, ambos continuam se propagando com suas características iniciais.

Conforme esse fenômeno ondulatório, quando a amplitude do pulso resultante da interferência diminui, damos o nome de interferência destrutiva.

O que é interferência em ondas de rádio

Assim como você deve saber o rádio transmite suas informações por meio de ondas eletromagnéticas que são passíveis de interferências como qualquer outra.

Eventualmente quando escutamos no rádio alguns chiados, principalmente em dias de chuva com raios, o que acontece são algumas interferências destrutivas ao longo da propagação destas ondas. Assim esse fenômeno ondulatório prejudica o nosso entendimento do que está sendo transmitido.

Ondas eletromagnéticas chegando ao aparelho de captação (rádio).

Exercícios resolvidos sobre fenômeno ondulatório

Quer saber mais sobre Fenômenos Ondulatórios? Se liga nessa super aula do canal do Curso Enem Gratuito, como professor Marcelo:

Exercícios

1- (Ufsc 2004)

A figura representa dois pulsos de onda, inicialmente separados por 6,0 cm, propagando-se em um meio com velocidades iguais a 2,0 cm/s, em sentidos opostos.

Portanto, considerando a situação descrita, assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S):

01) Inicialmente as amplitudes dos pulsos são idênticas e iguais a 2,0 cm.

02) Decorridos 8,0 segundos, os pulsos continuarão com a mesma velocidade e forma de onda, independentemente um do outro.

04) Decorridos 2,0 segundos, haverá sobreposição dos pulsos e a amplitude será nula nesse instante.

08) Decorridos 2,0 segundos, haverá sobreposição dos pulsos e a amplitude será máxima nesse instante e igual a 2,0 cm.

16) Quando os pulsos se encontrarem, haverá interferência de um sobre o outro e não mais haverá propagação dos mesmos.

2 – A respeito da luz, podemos afirmar que é uma onda transversal porque ela pode ser:

a) refletida

b) refratada

c) polarizada

d) difratada

e) considerada em uma interferência.

3 – Assinale a (s) alternativa (s) correta (s):

01) As ondas eletromagnéticas não podem ser polarizadas.

02) As ondas transversais podem ser polarizadas.

04) As ondas longitudinais podem ser polarizadas.

08) Ondas sonoras podem ser polarizadas.

16) As ondas luminosas podem ser polarizadas.

Gabarito:

1. 07
2. C
3. 18

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