Волны Большая российская энциклопедия

Эксперименты Герца по дифракции и поляризации света. Изобретение акустических музыкальных инструментов. В этот период были проведены первые научные эксперименты по измерению скорости звука (Мерсенн, Гассенди), открыты явления интерференции и дифракции света. Спутниковые системы навигации типа GPS используют точные хронометры для измерения времени прихода радиоволн от спутников.

2.5. Уравнение бегущей волны

Найдутся в пространстве, где распространяется несколько волн, и такие точки, где разность фаз будет равна , т.е. В таких точках пространства будет наблюдаться устойчивое ослабление колебаний частиц. Величина , вектор плотности энергии волны, впервые была введена Н.А. Умовым в 1984 году и получила название вектора Умова.

Волна

Изменение фазы на радиан соответствует появлению дополнительного хода луча, равного . В пространстве всегда найдутся такие точки, в которых разность фаз складываемых колебаний равна величине , где k – целое число, т.е. Волны (от разных источников) приходят в такие точки в фазе. В них будет наблюдаться устойчивое, неизменно продолжающееся все время усиление колебаний частиц.

уравнение волны

• Среди всего многообразия волн выделяют некоторые их простейшие типы, которые возникают во многих физических ситуациях из-за математического сходства описывающих их физических законов.
• Океанская вода остается на своем месте, видимом мировой гравитацией, но лунная гравитация притягивает океаническую воду внутрь мира, что оказывает влияние волн повсюду.
• Часы или секундомер №1 включаются сразу, как только начинаются колебаний точки О, и отсчитывают время t (Рисунок 2.1.1).
• Цель, как только вода во внешнем слое океана поднимается и падает на противоположной стороне, они известны как волны.

Так, при отражении волны от движущейся навстречу границы частота отражённой волны повышается. Источниками волн могут служить любые внешние воздействия, выводящие волновую систему (среду, поле) из состояния равновесия; при этом возбуждаемые волны уносят с собой энергию, расходуемую источником. Колеблющееся в упругой среде тело излучает акустические волны, источником электромагнитных волн являются переменные токи, т.

Дифракция волн

Плоскость, в которой происходит колебание вектора Е называют плоскостью поляризации линейно поляризованной волны, а плоскость колебаний вектора Н – плоскостью колебаний. Такие волны называются плоско (или линейно) поляризованными волнами. По форме волновых поверхностей волны могут быть плоские, эллиптические, сферические и т.д.. Которое справедливо для любой бегущей электромагнитной волны независимо от формы ее волновых поверхностей. Векторы Е и Н поля электромагнитной волны взаимно перпендикулярны друг другу. Вектор скорости волны и векторы Е и Н образуют правую тройку векторов (Рисунок 2.1.4).

Волны обрамлены энергией, вытягивающей воду, заставляя ее маневрировать в чрезвычайно окольном движении. Частицы воды движутся просто по чрезвычайно маленькому кругу, когда проходит волна. Водяные волны обрамлены связью между планетой, Луной и, следовательно, Солнцем. Кроме того, ветер, проходящий через внешний слой водоемов, таких как ручьи и моря, является оправданием возникновения волн на воде. Ветер заставляет волны двигаться в океане, и поэтому энергия доставляется к береговой линии. Развитие поверхностных вод редко влияет на несвежие глубинные воды морей.

По отношению к направлению колебаний частиц среды

Современные эксперименты по квантовым волнам. Еще древнегреческие философы, такие как Пифагор и Аристотель, изучали свойства звука и выдвигали гипотезы о его распространении. Однако первые количественные опыты появились лишь в XVII веке. Рассмотрим основные вехи в понимании волновых явлений.

• Вынужденные процессы возникают в системе при постоянном динамическом воздействии внешней силы.
• Плоские синусоидальные волны, частоты которых одинаковы, когерентны всегда.
• Волны, образованные брошенным в воду камнем – это визуально воспринимаемая «картинка» сферических зон, передающих энергию соседним участкам.
• Групповая скорость такого пакета совпадает с фазовой скоростью бесконечных синусоидальных волн, результатом сложения которых он является.

Также при распространении волны в метастабильной среде удаётся в определённых случаях добиться групповой скорости, превышающей скорость света в среде, как например при распространении света в сероуглероде. Волны любого происхождения распространяются в пространстве не мгновенно, а с определенной скоростью. Например, можно увидеть, как чайка летит над морем будто все время над одним гребнем волны. В этом случае скорость полета чайки равна скорости распространения волны. Закрепим один конец длинного резинового шнура и легонько заставим шнур колебаться. Чем сильнее колеблется шнур, тем больше скорость распространения волны.

При формировании механических волн используется эффект взаимодействия связанных между собой частиц вещества, которые в вакууме полностью отсутствуют. Типичный пример механической волны в физике – звуковые колебания, окружающие нас в повседневной жизни. К этой категории волновых процессов относятся все издаваемые в природе звуки, распространяющиеся в какой-либо материальной среде. Дифракция возникает в тех случаях, когда на пути распространения колебаний появляется препятствие, размеры которого сравнимы с длиной волны. Из-за особенностей передачи энергии колеблющимися частицами после прохождения такой преграды она не будет распространяться по прямой линии, как раньше.

2.2. Фазовая скорость волны

Где - смещение точки О от положения равновесия, - частота, А – амплитуда колебаний. Часы или секундомер №1 включаются сразу, как только начинаются колебаний точки О, и отсчитывают время t (Рисунок 2.1.1). Ось ОУ совпадает с направлением распространения волны. Учитывая свойства субстанции, в которой распространяется излучение, а также сложный в общем случае спектр сигнала, вводится понятие волны эллиота фазовой и групповой скорости волны, то есть скорость «центра тяжести» волнового пакета. Свободные колебания являются результатом последействия после окончания воздействия внешнего возмущения.

Излучение волн и эффект Доплера

Волны цунами редкость в Индийском океане, потому что сейсмическое движение здесь меньше, чем в Тихом океане. По мере того, как вода движется к берегу, она испытывает все больший контакт с болезненным океанским дном, которое прикладывает силу сопротивления к музе волны. Это изменяет стандартный круговой круг волны на круговой круг.

Если волны приходят в точку М в противоположных фазах (в один и тот же момент времени одна волна «толкает» точку М вверх, а вторая «толкает» ее вниз), то волны будут постоянно гасить друг друга (рис. 22.6, б). Если же волны приходят в точку М в одинаковых фазах, то в точке M будут все время наблюдаться колебания с увеличенной амплитудой (рис. 22.6, в). Явление наложения волн, вследствие которого в некоторых точках пространства наблюдается устойчивое во времени усиление или ослабление результирующих колебаний, называют интерференцией. Схематическое представление этапов образования ударной акустической волны.Рис.

Он состоит в том, что в линейной среде волны от разных источников распространяются независимо, и накладываясь, не изменяют друг друга. Результирующее смещение частицы среды в любой момент времени равно геометрической сумме смещений, которые частица получит, участвуя в каждом из слагаемых волновых процессов. Количество энергии, переносимое волной за единицу времени через единицу площади поверхности, расположенной перпендикулярно направлению распространения волны, называется плотностью потока энергии волны.

Для первой разновидности требуется материальная основа, в которой энергия передается от одних колеблющихся точек другим. Суперпозиция двух или нескольких волн приводит к тому, что результирующее колебание теряет свой привычный вид. В определенных ситуациях его энергия не будет передаваться соседним зонам, а сконцентрируется в ограниченном пространстве. Подобная разновидность колебательных процессов называется «стоячей» волной. Характерный пример явлений этого типа – звучание музыкальных инструментов, в резонаторах которых образуются «сложные» колебания за счет эффекта суперпозиции. В качестве примера этих явлений рассматривается случай падения солнечного луча, представляющего собой волновой процесс, на водную гладь.