Se lasci cadere un sasso in uno stagno di acqua ferma, la superficie dell'acqua viene disturbata. Il disturbo non rimane confinato in un punto ma si propaga verso l'esterno lungo un cerchio. Se continui a far cadere sassi nello stagno, vedrai dei cerchi che si muovono rapidamente verso l'esterno dal punto in cui la superficie dell'acqua è disturbata. Dà la sensazione che l'acqua si stia muovendo verso l'esterno dal punto di disturbo. Se si mettono dei pezzi di sughero sulla superficie disturbata, si vede che i pezzi di sughero si muovono su e giù ma non si allontanano dal centro del disturbo. Ciò mostra che la massa d'acqua non scorre verso l'esterno con i cerchi, ma piuttosto si crea un disturbo in movimento. Allo stesso modo, quando parliamo, il suono si muove verso l'esterno da noi, senza alcun flusso d'aria da una parte all'altra del mezzo. I disturbi prodotti nell'aria sono molto meno evidenti e solo le nostre orecchie o un microfono possono rilevarli. Questi modelli, che si muovono senza l'effettivo trasferimento fisico o il flusso della materia nel suo insieme, sono chiamati onde.
Le onde trasportano energia e il modello di disturbo contiene informazioni che si propagano da un punto all'altro. Tutte le nostre comunicazioni dipendono essenzialmente dalla trasmissione di segnali tramite onde. La parola significa la produzione di onde sonore nell'aria e l'udito equivale alla loro rilevazione. Spesso la comunicazione coinvolge diversi tipi di onde. Ad esempio, le onde sonore possono essere prima convertite in un segnale di corrente elettrica che a sua volta può generare un'onda elettromagnetica che può essere trasmessa da un cavo ottico o tramite un satellite. Il rilevamento del segnale originale di solito comporta questi passaggi in ordine inverso.
Non tutte le onde richiedono un mezzo per la loro propagazione. Ad esempio, le onde luminose possono viaggiare attraverso il vuoto. La luce emessa dalle stelle, distanti centinaia di anni luce, ci raggiunge attraverso lo spazio interstellare che è praticamente un vuoto.
Alcuni esempi di onde sono: onde oceaniche, onde sonore, onde luminose, terremoti, onde TV e radio, raggi X, fibre ottiche, laser, microonde nei forni, ecc.
1. Onde meccaniche:
Il tipo più familiare di onde come onde su una corda, onde d'acqua, onde sonore, onde sismiche, ecc. sono le cosiddette onde meccaniche. Queste onde richiedono un mezzo per propagarsi, non possono propagarsi attraverso il vuoto. Coinvolgono oscillazioni delle particelle costituenti e dipendono dalle proprietà elastiche del mezzo.
Le onde meccaniche si presentano in due forme diverse: onda trasversale e onda longitudinale.
Un'onda trasversale è un'onda che fa vibrare le particelle su cui passano perpendicolarmente alla direzione in cui si muovono le onde. Sposta il mezzo perpendicolarmente al moto ondoso. Ad esempio, immagina una barca che ondeggia su e giù nell'acqua al passaggio di un'onda; una corda di chitarra vibrante, ecc.
Un'onda longitudinale è un'onda che fa vibrare le particelle su cui passano parallelamente alla direzione in cui si muovono le onde. Muove il mezzo parallelamente al moto ondoso. Ad esempio, onde sinuose che spingi e tiri, ecc.
2. Onde elettromagnetiche:
Le onde elettromagnetiche sono un diverso tipo di onda. Le onde elettromagnetiche non richiedono necessariamente un mezzo: possono viaggiare attraverso il vuoto. Luce, onde radio, raggi X sono tutte onde elettromagnetiche. Nel vuoto tutte le onde elettromagnetiche hanno la stessa velocità.
3. Onde di materia:
Il terzo tipo di onde sono le cosiddette onde di materia. La materia è fatta di atomi e gli atomi sono fatti di protoni, neutroni ed elettroni. La funzione d'onda per una particella materiale è spesso chiamata onda di materia. Tutta la materia può mostrare un comportamento ondulatorio. Ad esempio, un raggio di elettroni può essere diffratto proprio come un raggio di luce o un'onda d'acqua. Sono concettualmente più astratte delle onde meccaniche o elettromagnetiche; hanno già trovato applicazione in diversi dispositivi basilari della moderna tecnologia; le onde di materia associate agli elettroni sono impiegate nei microscopi elettronici.
