Onde "sferiche"
Fronti d'onda
Per fronte d'onda si intende un luogo di punti del mezzo di propagazione in cui la perturbazione ha la stessa fase. I fronti d'onda che verranno tipicamente considerati sono quelli in cui la perturbazione assume il suo valore massimo (detto cresta), minimo (detto valle) o nullo (detto nodo).
Va notato che in una valle l'ampiezza di una perturbazione è massima, ma la perturbazione assume il suo valore minimo.
La costruzione interattiva qui sotto evidenzia una valle, un nodo e una cresta successivi in un'onda armonica progressiva unidimensionale. I tre punti si muovono verso destra alla stessa velocità.
Sorgenti puntiformi e onde "sferiche"
Poiché i fronti d'onda emessi da una sorgente si propagano ad una velocità , dopo un determinato intervallo di tempo essi si trovano a distanza dalla sorgente.
Se la sorgente è puntiforme ed emette onde uniformemente in tutte le dimensioni i suoi fronti d'onda saranno dunque delle superfici sferiche di raggio , dove è il tempo trascorso dal momento dell'emissione.
La costruzione interattiva qui sotto mostra le sezioni dei i fronti d'onda sferici emessi da una sorgente puntiforme. Come in precedenza, il colore blu è associato alle creste, il rosso alle valli e il magenta ai nodi (che in questo caso sono in realtà superfici nodali in tre dimensioni e linee nodali in due dimensioni).
Ampiezza dell'onda e intensità
Come già detto, un'onda è una perturbazione che si propaga in un mezzo senza trasportare materia, ma trasportando energia. L'energia che un fronte d'onda trasporta è quella che gli è stata fornita dalla sorgente, e rimane costante mentre l'onda si propaga.
Quando un'onda sferica si propaga il raggio dei fronti d'onda continua ad aumentare senza che l'energia complessiva aumenti.
L'energia per unità di tempo (ovvero la potenza) e per unità di superficie trasportata da un'onda è detta intensità dell'onda. Indicando con la potenza emessa dalla sorgente e con la superficie del fronte d'onda, l'intensità dell'onda è
Poiché è proporzionale al quadrato della distanza dalla sorgente, l'energia per unità di superficie che il fronte d'onda trasporta è inversamente proporzionale al quadrato di tale distanza. D'altra parte l'energia associata ad una perturbazione è proporzionale al quadrato della sua ampiezza. Ne consegue che l'ampiezza di un'onda sferica è inversamente proporzionale alla distanza dalla sorgente. La costruzione dinamica qui sotto mostra questo fatto: l'ampiezza della perturbazione decresce al crescere della distanza, perché l'energia associata a tale perturbazione si distribuisce su tutta la superficie sferica del fronte d'onda, che col tempo cresce.