Plik zjawiska falowe zachodzą, gdy fale rozchodzą się w ośrodku i spotykają się z innymi falami, z ogólnymi zmianami w ośrodku, granicach, przerwach i przeszkodach. Powoduje to zmiany w kształcie fal i ich ruchu..
Fale przenoszą energię, nieważne. Jeśli przyjrzymy się uważnie, kiedy kamień zostanie wrzucony do stawu, to, co rozprzestrzenia się w wodzie, jest zakłóceniem, ponieważ cząsteczki cieczy poruszają się na krótko ze swojego położenia równowagi i wracają do niego, gdy tylko zakłócenie ustąpi..
Ponieważ nie ma transportu materii, możemy oczekiwać, że fale będą zachowywać się inaczej niż obiekty, gdy wchodzą w interakcje..
Fale potrafią przechodzić przez różne media, a nawet zajmować tę samą przestrzeń w tym samym czasie, czego cząsteczki o masie nie są w stanie zrobić, przynajmniej na poziomie makroskopowym (elektrony mają masę i mogą doświadczać zjawisk falowych).
Do głównych zjawisk falowych, które możemy zaobserwować w przyrodzie, należą odbicie, załamanie, interferencja i dyfrakcja..
Zarówno światło, jak i dźwięk, tak cenne dla zmysłów, zachowują się jak fale i doświadczają wszystkich tych zjawisk, w ramach różnic istniejących w ich naturach..
Na przykład światło nie potrzebuje do rozchodzenia się medium materialnego, podczas gdy dźwięk tak. Ponadto światło jest falą poprzeczną (zaburzenie jest prostopadłe do kierunku przemieszczania się fali), a dźwięk jest falą podłużną (zaburzenie i przemieszczenie są równoległe)..
Indeks artykułów
Pomimo swojej odmiennej natury, wszystkie fale mają wspólne zjawiska falowe:
Kiedy fale wędrują, czasami napotykają granice oddzielające jedno medium od drugiego, na przykład impuls wędrujący przez strunę mocno przymocowaną do jednego końca..
Gdy impuls osiągnie koniec struny, w dużej mierze powraca, ale robi to w odwrotnej kolejności. Mówi się wtedy, że impuls ulega odbiciu, to znaczy odbija się na granicy między struną a podporą..
Odwrócenie impulsu jest spowodowane reakcją wywieraną przez podporę na strunie, która zgodnie z prawem akcji i reakcji ma ten sam kierunek i wielkość, ale kierunek przeciwny. Z tego powodu puls jest odwracany podczas podróży powrotnej.
Inną możliwością jest to, że lina ma pewną swobodę na przymocowanym końcu, na przykład jest przywiązana do pierścienia, który może przesuwać się po drążku. Zatem impuls wysłany przez strunę nie powraca odwrócony.
Ogólnie rzecz biorąc, gdy fala rozchodzi się i dociera do granicy oddzielającej dwa różne media, ulega zmianie kierunku. Fala, która nadchodzi, jest nazywana falą padającą, ta, która jest zwracana, jest falą odbitą, a jeśli część jest przesyłana do innego ośrodka, nazywana jest falą załamaną..
Dźwięk jest falą, więc podczas mówienia w pustym pokoju doświadczasz odbicia. Światło jest również falą i widzimy, jak odbija się w lustrze, na spokojnej tafli stawu lub w oknie wieżowca na rycinie 1.
Zjawisko załamania występuje, gdy fala przechodzi z jednego ośrodka do drugiego, na przykład z powietrza do wody. Część fali jest przekazywana do drugiego ośrodka: fali załamanej (patrz rysunek 2).
Próbując chwycić zanurzony przedmiot na dnie fontanny lub wiadra, jest bardzo prawdopodobne, że nie dotrzesz do niego, nawet jeśli ręka jest skierowana w kierunku miejsca, w którym się znajduje. A to dlatego, że promienie świetlne zmieniły kierunek, gdy przechodziły z powietrza do wody, to znaczy uległy załamaniu..
Ponadto prędkość, z jaką poruszają się fale, jest różna w zależności od medium. W próżni fale świetlne poruszają się ze stałą prędkością c = 300 000 km / s, ale w wodzie prędkość spada do (3/4) c, aw szkle jeszcze bardziej: a (2/3) c.
Prędkość światła w ośrodku zależy od jego współczynnika załamania światła, definiowanego jako stosunek c do prędkości v, jaką ma światło w ośrodku:
n = c / v
Zjawisko to jest analogiczne do samochodu zabawkowego, który toczy się po twardej, wypolerowanej na wysoki połysk podłodze ceramicznej lub drewnianej, a następnie nagle toczy się po dywanie. Nie tylko zmienia kierunek, ale także zwalnia.
Jeśli fala napotka inny ośrodek, może się zdarzyć, że cała energia, którą niesie, zostanie oddana, a jej amplituda spadnie do zera. Mówi się wtedy, że fala została wchłonięta.
Dwa obiekty nie dzielą swojej przestrzeni, jednak dwie lub więcej fal nie ma problemu z byciem w tym samym punkcie przestrzeni w tym samym czasie. To zachowanie jest wyłączne dla nich.
Dzieje się tak za każdym razem, gdy dwa kamienie są jednocześnie wrzucane do wody, wytwarzane są niezależne wzory fal, które mogą się nakładać i dać wynikową falę.
Amplituda powstałej fali może być większa lub mniejsza niż fal zakłócających, lub mogą po prostu znosić się nawzajem. W nich Zasada superpozycji.
W przypadku fal zasada superpozycji stwierdza, że wynikowa fala jest równa algebraicznej sumie przemieszczeń fal interferujących (mogą być więcej niż dwa).
Jeśli fale są w fazie, co oznacza, że ich doliny i grzbiety są wyrównane, powstaje fala o dwukrotnie większej amplitudzie. Jest to znane jako konstruktywna ingerencja.
W przeciwieństwie do tego, gdy grzbiet jednej fali zachodzi na dolinę drugiej, przeciwdziałają sobie nawzajem, a amplituda powstałej fali maleje lub staje się zerowa. Ten efekt nazywa się Niszczące zakłócenia.
Po interakcji fale nadal płyną, jakby nic się nie wydarzyło.
Zjawisko to jest typowe dla fal; w nim fala jest odchylana i zniekształcana, gdy napotyka przeszkodę na drodze fali lub przerwę pośrodku. Efekt jest znaczący, gdy wielkość przeszkody jest porównywalna z długością fali.
Fale podlegają zasadzie Huygensa, która mówi, że każdy punkt w środku zachowuje się kolejno jak ognisko emitujące fale. Ponieważ medium ma nieskończoną liczbę punktów, nałożenie ich wszystkich daje front fali.
Kiedy osiąga otwór wielkości długości fali, ogniska na froncie fali zdążają ze sobą interferować i wypaczać fale..
Dyfrakcja dźwięku jest łatwa do oszacowania, ponieważ jego długość fali jest porównywalna z długością fali otaczających nas obiektów, z drugiej strony długość fali światła jest znacznie mniejsza, a tym samym dyfrakcja wymaga bardzo małych przeszkód..
Na poniższym obrazku mamy płaskie czoło fali, które przesuwa się pionowo w dół, aby spotkać się z otworem w ścianie.
Po lewej stronie długość fali padającej jest znacznie mniejsza niż wielkość otworu, a fala prawie nie jest zdeformowana. Z drugiej strony, na rysunku po prawej stronie długość fali jest porównywalna z rozmiarem otworu, a po wyjściu z niego krzywa jest znacznie większa..
-Słuchanie muzyki i rozmowy w innym pomieszczeniu są spowodowane dyfrakcją dźwięku w przypadku napotkania otworów, takich jak drzwi i okna. Niskie częstotliwości są lepsze w tym niż wysokie, dlatego odległy grzmot dudni znacznie głośniej niż pobliski grzmot, który jest postrzegany bardziej jako krótkie huki.
-Miraże są spowodowane tym, że części powietrza mają różne współczynniki załamania światła z powodu nierównej gęstości.
To sprawia, że niebo i odległe obiekty wydają się odbijać od nieistniejącej powierzchni cieczy na pustyni lub gorącej autostradzie. Efekt ten wywołują kolejne załamania światła w nierównych warstwach atmosfery.
-Nie można zobaczyć obiektów mniejszych niż długość fali światła, którym są oświetlone. Na przykład wirusy są mniejsze niż widzialne długości fal, więc nie można ich zobaczyć za pomocą zwykłego mikroskopu..
-Refrakcja pozwala nam zobaczyć Słońce na krótko przed jego wschodem (lub zachodem). Wówczas promienie słoneczne ukośnie oddziałują na atmosferę, a zmiana otoczenia jest odpowiedzialna za ich wyginanie i odchylanie..
Dlatego możemy zobaczyć gwiazdę królewską, zanim naprawdę znajdzie się nad horyzontem lub nadal widzieć ją tuż nad horyzontem, gdy w rzeczywistości przeszła już poniżej.
Jeszcze bez komentarzy