Lab guide d'onda

Da "Fisica, onde Musica": un sito web su fisica delle onde e del suono, acustica degli strumenti musicali, scale musicali, armonia e musica.

Frequenza di taglio nelle guide d'onda

  1. Istruzioni
  2. Osservazioni
    • Si osserva che la velocità con cui l'onda si propaga lungo la guida d'onda (velocità di fase) dipende dalla larghezza a della guida d'onda; ciò è del tutto coerente con la teoria svolta: detta z la dirazione di propagazione dell'onda e x la direzione ad essa perpendicolare, guide d'onda strette selezionano valori di kx maggiori e quindi valori di kz inferiori.
    • Si osserva un fenomeno di taglio ad opera dei tubi stretti: se kx coincide con il vettore d'onda k allora nasce una frequenza di taglio f_{t}={\frac  {v}{2a}}. Per valori di a piccoli tale frequenza di taglio aumenta: nel momento in cui l'onda ha una frequenza inferiore a quella di taglio essa non viene trasmessa dalla guida d'onda.
    • In questo esperimento la direzione di propagazione della sorgente è parallela alla guida d'onda in modo da sollecitare i modi in direzione x con valori di n bassi (in pratica è sollecitato solo il primo modo trasversale).
  3. Altri esperimenti
    • Selezionando in alto a sinistra Guide d'onda 2 il programma modifica la frequenza dell'onda (la abbassa): è ora evidente che il taglio avviene per valori di a maggiori.
    • Prova a modificare manualmente (agendo sul cursore frequenza sorgente 1) la frequenza dell'onda per sperimentare la dipendenza della velocità dell'onda e la nascita della frequenza di taglio per diversi valori della frequenza dell'onda incidente.
  4. Per saperne di più visita le pagine Approfondimenti sulle guide d'onda, interferenza tra onde riflesse, dispersione.

Dipendenza della frequenza di taglio dall'ordine dei modi trasversali

  1. Istruzioni
  2. Osservazioni
    • In questa esperienza la larghezza della guida d'onda è fissata;
    • Tramite un sistema di fori si è resa la direzione di propagazione della sorgente diversa da quella della guida d'onda (in pratica la sorgente genera ora un'onda sferica);
    • La posizione dei fori è stata scelta per generare differenti modi nella direzione x;
    • Le variazioni di velocità di fase e sulla nascità di una frequenza di taglio si osservano ancora, ma, essendo la larghezza della guida d'onda fissata, esse sono da attribuirsi all'ordine n dei modi trasversali.
    • In questa configurazione è possibile anche osservare la differenza tra velocità di gruppo (la velocità con cui l'onda "rimbalza" tra le pareti) e velocità di fase (la velocità con cui l'onda avanza lungo la guida).
  3. Altri esperimenti
    • Selezionando in alto a sinistra Guide d'onda 4 il programma modifica la frequenza dell'onda (la aumenta):
    • Prova a modificare manualmente (agendo sul cursore frequenza sorgente 1) la frequenza dell'onda per sperimentare la dipendenza della velocità dell'onda e la nascita della frequenza di taglio per i diversi modi trasversali che si generano alle varie frequenze.
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