O que é um guia de ondas?

Um guia de ondas é um objeto que direciona o fluxo de qualquer tipo de onda. Alguns dos tipos mais básicos incluem fios ou tubos ocos que podem guiar as ondas sonoras. Freqüentemente, guias de onda são usados ​​para transferir ondas eletromagnéticas entre locais, geralmente usando um tubo oco feito de metal eletricamente condutor. Os guias de onda são comumente usados ​​para transferir energia ou sinais de comunicação. Cada tipo de onda requer um tipo diferente de guia.

O tipo de onda que está sendo guiada determina a geometria do guia de ondas. A largura da guia deve, na maioria dos casos, estar na mesma ordem de magnitude que o comprimento das ondas que ela guiará. Isso significa que uma fibra óptica que guia as ondas de luz de alta frequência não será eficaz para orientar as ondas sonoras de baixa frequência. Outros fatores, como quanta perda de sinal ou energia é aceitável, também ajudam a determinar o melhor guia de ondas para uma tarefa específica.

As ondas eletromagnéticas no espaço normalmente irradiam em todas as direções a partir do ponto de origem. Isso faz com que a radiação perca energia proporcionalmente ao quadrado de sua distância daquele ponto de origem. Um guia de ondas permite que a radiação se propague em apenas uma dimensão em circunstâncias ideais, impedindo que ela perca energia à medida que se propaga.

Os guias de ondas trabalham refletindo a onda nas paredes do guia. Idealmente, as ondas se propagam em um padrão em zigue-zague no guia de ondas. Isso significa que um guia de ondas geralmente funciona melhor quando possui uma seção transversal circular ou quadrada.

Existem muitos tipos diferentes de guias de ondas, desde fibras ópticas que permitem a transmissão de dados por ondas de luz até o canal SOFAR (Sound Frequency and Ranging), uma camada de água no oceano que atua como um guia de ondas natural para canções de baleias. Os sistemas de radar usam guias de ondas para direcionar ondas de rádio para uma antena, para que possam ser transmitidas na impedância adequada. Os instrumentos científicos também usam guias de ondas para medir as propriedades acústicas e ópticas de vários objetos.

Os guias de ondas são usados ​​há séculos, muito antes de alguém entender como eles funcionavam. O primeiro guia de ondas projetado para ondas sonoras foi proposto por JJ Thomson, físico britânico, em 1893, e testado por outro físico, OJ Lodge, no ano seguinte. O trabalho continuou durante o final do século XIX e início do século XX, com cientistas estudando o uso de fibras ópticas como guias de luz visível na década de 1920.