Fenomene ondulatoriiO unda elastica n propagare, atunci cnd ntlneste un obstacol sau o supra-fata de separare dintre doua medii, produce anumite fenomene specifice, si anume ocolirea aparenta a obstacolului si schimbarea directiei de propagare prin ntoar-cerea n acelasi mediu, sau prin trecerea n mediul urmator. Acestea sunt fenome-nele de difractie, reflexie si refractie, care se studiaza cu ajutorul notiunilor de raza si front de unda.Difractia este proprietatea undelor de a se mprastia si a se curba atunci cnd trec print-o fanta ngusta sau lovesc un obstacol de dimensiuni comparabile cu lun-gimea de unda a undei. Difractia este o proprietate a tuturor undelor.Aflarea frontului si a mersului ulterior al undei elastice atunci cnd ajunge la un obstacol sau pe o suprafata de separare dintre doua medii se face pe baza prin-cipiului lui Huygens (Christian Huygens 1629-1695), observat experimental si for-mulat astfel:Toate punctele mediului aflate la un moment dat pe un front de unda devin surse secundare de oscilatii care produc unde identice cu unda primara si se propaga n continuare.Noul front de unda se obtine ca fiind nfasuratoarea punctelor mediului aflate n aceeasi faza de oscilatie.Undele care se genereaza permanent de catre punctele mediului se numesc unde secundare sau elementare, si se propaga n sensul ndepartarii de sursa fizica initiala. Altfel spus, prin acest efect nu apar unde inverse, ci numai unde progre-sive. Se admite ca absenta undelor inverse se datoreaza unei interferente a undelor elementare prin care n punctele din spatele frontului oscilatiile se distrug reci-proc, ramnnd n stare activa doar punc-tele de pe frontul de unda cel mai avansat.O imagine a acestui mecanism este reprezentata n figura. Sursa punctiforma din O produce ntr-un mediu omogen si izotrop unde sferice. Punctele de pe supra-fata de unda S1 produc la rndul lor unde sferice secundare, iar suprafata de unda S2 reprezinta punctele de tangenta ale acestor unde secundare. Principiul lui Huygens afirma o echivalenta ntre originea undei si orice punct atins de unda, n sensul ca n acest punct se repeta identic fenomenele din origine.n cazul unui obstacol de tip perete cu o deschidere (apertura), principiul lui Huygens permite aflarea frontului de unda pentru toate punctele, cu exceptia celor ale deschiderii nsasi, iar indicatorul care se are n vedere aici este raportul dintre dimensiunile deschiderii si lungimea de unda.Principiul lui Huygens este valabil att pentru undele elastice, ct si pentru cele electromagnetice.Daca o unda elastica n propagare ntlneste un obstacol (perete, paravan, cladire, copac, deschidere) de dimesiuni comparabile cu lungimea de unda, atunci unda se propaga mai departe ocolind obstacolul prin schimbarea directiei. Frontul si razele undei n momentul atingerii obstacolului sufera discontinuitati. Fenomenul de ocolire aparenta a unui obstacol de catre unda elastica se numeste difractie. Frontul undei difractate se construieste cu ajutorul principiului lui Huygens.Punerea n evidenta si chiar vizualizarea difractiei se poate face cu ajutorul unui dispozitiv format dintr-un diapazon prevazut cu un ac vibrator si un vas cu apa. Vasul este compus din doua compartimente separate printr-un perete prevazut cu un mic orificiu O practicat la nivelul suprafetei lichidului.Dimensiunea orificiului este comparabila cu lungimea de unda a undelor de suprafata care se produc, si anume n jur de 1mm.Diapazonul este pus n stare de vibratie prin lovire, astfel nct acul atasat unuia din brate prin vibratie devine sursa de unde elastice.Se constata ca undele se propaga n compartimentul din dreapta si n spatele orificiului, n toata regiunea umbrei geometrice din afara conului dus din vrful S.Explicatia este continuta n principiul lui Huygens. Orificiul O devine sursa secundara de unde identice cu cele produse n S. n acest fel, undele secundare se propaga si n spatele orificiului. Acelasi fenomen se obtine daca lipseste peretele despartitor, iar n locul orificiului se plaseaza un obstacol.Formal, se poate spune ca unda ajunsa n punctul O si schimba directia de propagare.Efectul prezentat se poate generaliza n sensul ca orice obstacol solid de dimensiuni apropiate lungimii de unda ocoleste obstacolul.Daca n peretele despartitor se practica doua orificii identice si simetrice fata de dreapta SO, se obtine echivalentul dispozitivului Young din optica. n acest caz, n compartimentul din dreapta apar doua fenomene ondulatorii: difractia si interferenta undelor secundare.Teoria completa a difractiei se face de regula la studiul undelor electromag-netice si n particular la difractia luminii.Sunetul n aer are frecventa audibila cuprinsa ntre 20 Hz. si 20.000 Hz., viteza de propagare de 340 m/s, iar lungimea de unda ntre 1,7 cm si 17 m. La frecventa standard de 1000 Hz., lungimea de unda n aer este de 34 cm. Din aceste date rezulta ca pe obstacole ca usi, ferestre, holuri, stlpi, vehicule, cu dimensiunile de ordinul metrilor, se produce difractia, ceea ce explica audibilitatea sunetului n spatele acestor obstacole. Receptarea n linie dreapta a sunetului nu este posibila deoarece obstacolele solide (ziduri, cladiri) sunt practic total absorbante pentru sunete. Difractia este un fenomen fizic tipic ondulatoriu si deosebit de important n fizica, daca avem n vedere ideea dupa care particulele elementare au si proprietati ondulatorii (modelul corpuscul-unda), idee aparuta n urma unor fenomene de difractie a acestor particule pe reteaua cristalina a corpului solid.Un fenomen important produs de lumina, care confirma natura ondulatorie a acesteia, este fenomenul difractiei luminii, descoperit n 1665, de F. M. Grimaldi. Difractia apare ca o consecinta a principiului lui Huygens. Punerea n evidenta pe cale experimentala a acestui fenomen, inseparabil de fenomenul de interferenta, este legata de dificultatea faptului ca lungimile de unda ale luminii sunt foarte mici. Natura ne ofera totusi mijloace cu ajutorul carora putem urmari calitativ fenomenul. De exemplu, daca privim printr-un fulg de pasare sau printr-o pnza de umbrela o sursa luminoasa ndepartata, se observa o serie de irizatii ce se datoreaza fenomenului de difractie.Difractia luminii se poate pune n evidenta pentru toata gama radiatiilor electromagnetice, n fascicul divergent sau paralel, si pentru obstacole sau orificii de diferite forme.Difractia poate fi studiata n lumina paralela, cu ajutorul retelei de difractie.Reteaua de difractie consta dint-un sistem de fante nguste, rectilinii, egale, paralele, echidistante si foarte apropiate una de alta. O astfel de retea este realizata prin trasarea pe o placa de sticla sau de plexiglas a unui numar N de zgrieturi rectilinii pe o distanta L. Intervalele transparente dintre zgrieturi reprezinta fantele. Reteaua respectiva va avea un numar n = N/L de trasaturi pe unitatea de lungime si o distanta l = L/N = 1/n ntre doua trasaturi succesive, distanta care se numeste constanta retelei. n figura este data schematic experienta cu o retea R. Un fascicul de lumina monocromatica, provenit de la un izvor S, transformat ntr-un fascicol paralel de catre lentila L1, cade sub un unghi de incidenta i pe reteaua R. Figura de difractie se vede n planul focal al lentilei L2, pe ecranul E. Distributia intensitatii n figura de difractie poate fi calculata pornind de la principiul lui Huygens, potrivit caruia fiecare fanta a retelei devine sediul unor noi unde secundare, pentru fiecare radiatie monocromatica n parte. Sa ne referim la undele secundare emise dupa o singura directie (care formeaza cu axul optic al sistemului OF unghiul ?) de catre doua fante succesive ale retelei.ntre aceste unde va exista mereu aceeasi diferenta de drum optic:? = ? 1 ? 2 ,unde ? 1 = lsini reprezinta diferenta de drum optic ntre undele incidente pe retea si ? 2 = lsin? reprezinta diferenta de drum optic ntre undele difractate sub unghiul ?. Deci:? = l(sini sin?).n cazul retelei, fenomenul este mai complicat, deoarece, n afara de difractia produsa de fiecare deschidere, se produce si o compunere a undelor luminoase care ajung n planul focal al lentilei L2 de la fiecare fanta, adica se produce interfe-renta undelor provenite de la doua fante aflate la distanta l. Daca ? = k? n P vom obtine maxime, iar daca ? = (2k+1)??/2, vom obtine minime.Daca razele difractate de doua fante vecine sub un anumit unghi au ntre ele o diferenta de drum corespunzatoare unui maxim, atunci razele difractate de toate fantele retelei sub acelasi unghi vor corespunde la formarea unui maxim de difractie. Avnd n vedere fenomenul de interferenta al celor N fascicule, putem spune ca n toate directiile pentru care l(sini sin?) = k? vom obtine maxime de difractie.n fenomenul de difractie pe deschiderile retelei, maxi-mele principale nu vor avea aceeasi intensitate, ci vor scadea n intensitate cu cresterea ordi-nului k. Daca fasciculul este tre-cut prin doua retele ncrucisate la un unghi de 90, pe ecran se obtine imaginea din figura.