Il fronte d'onda

3 giugno 2016

 

Il  fronte d'onda è il luogo geometrico dei punti dello spazio che, in un dato istante, è raggiunto dalla perturbazione ondosa generata dalla sorgente in un ben preciso istante precedente.

 

Se la perturbazione si propaga in un mezzo isotropo e non dispersivo, il fronte d'onda coincide con il luogo geometrico dei punti equidistanti dalla sorgente. In tal caso la forma del fronte d'onda ricalca le eventuali simmetrie della sorgente.

Per qualsiasi sorgente di dimensioni finite esiste una distanza oltre la quale i fronti d’onda possono essere considerati sferici. Tale regione è detta campo lontano della sorgente

 

Ad esempio

sorgente

Tipo di fronte d'onda

 

Sorgente ideale

puntiforme

onde sferiche

Fronte circolare.pngxyz

Sfera pulsante

(in tre dimensioni)

Filiforme

infinita

onde cilindriche

Fronte circolare.pngxy

Cilindro pulsante radicalmente

(in due dimensioni)

piana

onde piane

Fronte rettilineo.pngz

Piano infinito vibrante in direzione perpendicolare

(lungo una direzione)

generica

generico

Fronte curvilineo.pngxyz

Sorgente finita generica,

in tre dimensioni

 

La forma dei fronti d’onda cambia quando la perturbazione incontra un ostacolo (schermi, fenditure, oggetti) oppure quando cambia la velocità di propagazione (canale dispersivo) e ancora quando di verificano fenomeni di interferenza.

 

Un fronte d’onda può essere scomposto in una infinità di sorgenti puntiformi la cui sovrapposizione genera i fronti d’onda successivi (Principio di Huygens).

 

Il suono, in assenza di moti convettivi dell’aria, gradienti di temperatura, pressione e umidità, si propaga sempre alla stessa velocità (circa 344 metri al secondo a 20° centigradi). Anche all’interno delle trombe.

Ne segue che, all’interno delle trombe, il suono si propaga per onde sferiche.

Ne segue ancora che l’impedenza di radiazione all’interno di una tromba conica infinita è quella di una sezione di sfera vibrante radialmente.