Aquest article o secció necessita l'atenció d'un expert en la matèria. Si us plau, ajudeu a trobar-ne un omilloreu aquesta pàgina vosaltres mateixos si podeu. (Vegeu ladiscussió).
Unaona és una pertorbació que es propaga transportantenergia iquantitat de moviment, però sense transport dematèria. La pertorbació pot ser una variació periòdica o no periòdica d'alguna propietat, com, per exemple, una variació de lapressió en el cas delso o elcamp elèctric imagnètic en el cas de lesones electromagnètiques. Les ones que necessiten un medi físic per propagar-se reben el nom d'ones mecàniques; el so o lesonades en serien dos exemples. En canvi, les ones electromagnètiques no necessiten un medi material sobre el qual propagar-se, per això poden transportar energia en elbuit.[1]
Amplitud: L'amplitud d'una ona és l'elongació màxima, és a dir, l'altura d'un cim o una vall de l'ona. Està estretament relacionada amb l'energia que porta una ona.
Longitud d'ona: Distància entre dos cims o dues valls de l'ona. És la distància entre qualsevol parella de punts corresponents consecutius. Es representa amb el símbol λ.
Període: Temps que triga l'ona a recórrer una distància igual a la seva longitud d'ona. El període es representa amb la lletra T.
Freqüència: El nombre d'oscil·lacions/períodes que es produeixen per unitat de temps. Es mesura en cicles/segon, unitat anomenadahertz (Hz).
Qualsevol medi material. Les ones que es propaguen per medis materials s'anomenenones mecàniques. Exemples d'ones mecàniques:so,terratrèmols, les oscil·lacions de les cordes de laguitarra, etc.
Segons la freqüència de la variació de la pertorbació
Si la pertorbació es repeteix cíclicament, les ones reben el nom deperiòdiques; si, a més, segueix unmoviment harmònic simple, es denominen ones harmòniques.
Ona transversal: El moviment de les partícules és perpendicular a la direcció de propagació de les ones. Per exemple, les ones electromagnètiques i les ones en una corda.
Ona longitudinal: El moviment de les partícules és paral·lel a la direcció de propagació de l'ona. Per exemple, el so.
En la il·lustració, la línia blava representa la difracció; la verda, la reflexió, i la marró, la refracció
Totes les ones tenen un comportament comú sota cert nombre de situacions. Totes les ones poden experimentar:
Principi de Huygens - Tot punt d'un front d'ona actua com un focus emissor d'ones.
Reflexió - Quan una ona canvia la direcció de propagació degut a l'impacte amb un material reflector.
Refracció - Canvi de direcció de les ones pel fet que penetren en un nou medi.
Difracció - Expansió cap als costats de les ones, per exemple, quan han passat per un forat petit, basat en el principi de Huygens.
Interferència - Suma de dues ones que entren en contacte entre elles.
Dispersió - Descomposició d'una ona (depenent de la freqüència).
Polarització - Una ona és polaritzada si només pot oscil·lar en una direcció. Només les ones transversals es poden polaritzar. En les longitudinals, l'oscil·lació té lloc només en la direcció de propagació de l'ona; per tant, no té s,entit parlar de polarització.
Les ones transversals poden ser polaritzades. Les ones no polaritzades poden oscil·lar en qualsevol direcció del pla perpendicularment a la direcció de propagació, mentre que les ones polaritzades oscil·len només en la direcció perpendicular a la línia de propagació.
En general, no totes les ones sónsinusoidals. Un exemple d'ona no-sinusoidal és un pols que es propaga per una corda en terra. En general, qualsevol funció de,, i que és una solució no trivial a l'equació d'ones. L'equació d'ones és unaequació diferencial que descriu el pas d'una ona harmònica per un medi. L'equació té diferents formes depenent de com es transmet l'ona i en quin medi.[8]
Considerem una ona transversal viatgera, que pot ser un pols en una corda (el medi). Considerem que la corda té una sola dimensió espacial. Considerem que aquesta ona viatja
Longitud d'ona λ, es pot mesurar entre dos punts corresponents a una forma d'ona
en la direcció a l'espai. Per exemple, sigui l'eix positiu representatiu de sentit cap a la dreta, i l'eix negatiu de sentit cap a l'esquerra.
representant dues components ondulatòries i que viatgen a través del medi en sentits oposats. Es pot obtindre una representació generalitzada d'aquesta ona[11] com l'equació diferencial parcial
Les solucions generals estan basades en el Principi de Duhamel.
- Longitudinals: Aquestes ones es propaguen en paral·lel a la propagació de les seves partícules. Les partícules són atretes a l'arrel de l'augment de la pressió que passa en el focus. Quan la pressió baixa, la partícula torna a la seva posició prèvia. Com a resultat, les capes d'aire, ubicades de manera consecutiva, es van pressionant mútuament.
- Transversals: Aquestes ones, en oposició amb les anteriors, es caracteritza per tenir una vibració en direcció perpendicular a la vibració de les partícules que la componen. Això s'observa molt, per exemple, en les ones electromagnètiques, siguin de llum o bé sísmiques. Les ones, en aquest cas, vibren de baix cap a dalt i al revés, mentre que el moviment ondulatori el fan en el que seria el seu pla perpendicular.
- Electromagnètiques: Les ones d’aquest tipus són les que es propaguen al llarg de l’espai, sense necessitat d’un material físic per fer-ho; són capaces de desplaçar-se fins i tot pel buit. Les ones de llum o inclús de calor en són bons exemples. Aquestes ones poden tenir orígens ben diferents: la repulsió o l’atracció entre càrregues elèctriques que siguin positives i negatives.
- Mecàniques: Al contrari de les anteriors, aquestes ones sí que necessiten matèria per poder propagar-se, ja que requereixen les seves propietats, com passa amb les onades del mar, els terratrèmols o inclús amb el so. D’aquesta manera, les ones mecàniques tenen tres elements que les caracteritzen. El primer d’aquests és que necessiten un medi per desplaçar-se. El segon és que el medi ha de ser el que propagui el que es denomina pertorbació. El tercer és que aquesta font siguin la que origina la pertorbació.
- Unidimensionals: Tal com indica el seu nom, aquestes ones només es propaguen en una sola direcció, al llarg de l’espai. Arran d’això, la seva font es caracteritza per ser tant paral·lela com plana, per tal que la direcció de l'ona sigui en una sola direcció.- Bidimensionals: Novament, tal com indica el seu nom, aquestes ones són les que es desplacen en dues direccions. També són conegudes com a ones superficials i es caracteritzen per tenir propagacions que poden ser en qualsevol orientació.
- Tridimensionals: Aquestes ones són les que es propaguen per tres direccions diferents, d’aquí el seu nom. També són anomenades ones esfèriques, ja que es caracteritzen per ser cercles concèntrics que es van expandint en diverses direccions a partir de la font de pertorbació. En són alguns exemples les ones sonores, tan influents en el món de la comunicació audiovisual.
- No periòdiques: Aquestes ones tenen una pertorbació que es dona de manera aïllada.
- Periòdiques: En oposició a les ones anteriors, aquestes tenen una repetició periòdica amb la qual es dona la pertorbació i d’aquesta manera formen cicles repetitius.
- Gravitacionals: Aquestes ondulacions es donen tant en temps com en espai i s’originen a partir d’un cos caracteritzat per la seva acceleració. Aquestes ones es propaguen a la velocitat de la llum. Avui en dia encara no se n’ha pogut identificar cap, simplement han estat plantejades en la teoria de la relativitat d’Albert Einstein.
- Sonores: Aquestes ones es caracteritzen per originar-se a partir de compressió i posterior expansió pel medi a partir del qual es desplacen. A més, es defineixen per ser longitudinals, així com també mecàniques. S’ha de tenir en compte que aquestes ones no sempre són captades per l’orella humana.
- Onades: Aquestes ones es caracteritzen per originar-se entre l’oceà i l’atmosfera. Són ones sísmiques, ja que es desplacen per mitjà d'un medi material. Aquestes ones són originades per ràfegues de vent i poden afectar la natura: tsnumanis, huracans, nivell del mar...
- Sísmiques: Ones com aquestes són les que es produeixen a conseqüència d’alguna explosió o terratrèmol, es propaguen per mitjà del sòl i en totes direccions. Les ones sísmiques poden ser tant internes com externes. Les primeres es propaguen amb major velocitat que les segones. Aquestes ones són summament destructives per la força amb què es produeixen.
- Llum: Aquestes ones s’ubiquen dins de les electromagnètiques, ja que no requereixen cap matèria per propagar-se, sinó que poden fer-ho pel buit. A més, tot i això, poden ser captades per l’ull humà. Aquestes ones es desplacen a més velocitat en la matèria que no pas en el buit.
↑Per a una derivació exemple, veure els passos que condueixen a l'equació (17) enFrancis Redfern. «Kinematic Derivation of the Wave Equation». Physics Journal. Arxivat de l'original el 2013-07-24. [Consulta: 29 abril 2013].
