Волновое движение. Звук и его характеристики. Ультразвук. Переменное электромагнитное поле. Шкала электромагнитных волн, страница 10

Таким образом, определенной частоте колебаний   взаданной среде соответствует единственное значение длины волны . При этом как видно из формулы (2), большей частоте соответствует более короткие волны в среде. Это дает возможность характеризовать волны в среде не частотой (периодом) колебаний частиц в них, а длиной волны . Здесь нужно помнить,  что при переходе волны из одной среды в другую частота и период колебаний  частиц в нейостаются постоянными, а длина волныизменяется пропорционально изменению скорости.  Итак характеризовать волны их длиной можно только тогда, когда все сравниваемые волны распространяются в одной и той же среде.

6 Источники волн у которых частота колебаний одинакова, а разность фаз гармонических колебаний в каждой точке пространства остается постоянной во времени называются когерентными.

Отражение волн от препятствий – это общее свойство волн, не зависящее от их природы.

Угол между лучом падающей волны и нормалью к отражающей поверхности называется углом падения, а угол между нормалью к отражающей поверхности и лучом отраженной волны называется углом отражения.

1 Угол отражении, угол падения и нормаль лежат в одной плоскости;

2 Угол падения равен углу отражения.

7 Интерференция волн

Допустим, что имеем два вибратора поперечных синусоидальных волн S₁ и S₂, которые возбуждают колебания в точке К, расположенной от вибраторов на расстоянии d₁ и d₂. Допустим, что колебания вибраторов S₁ и S₂ совпадают по фазе и имеют одинаковую амплитуду и частоту. Найдем результирующее смещение точки пол действием дошедших до нее волн. Так как

то

Применив к сумме синусов формулу

получаем:

Постоянную величину  обозначим через φ. Тогда:

Отсюда видно, что амплитуда колебаний результирующего смещения

Зависит от разности расстояний d₁ - d₂, которую принято называть разностью хода. Если разность хода волн составляет целое четное число 2k полуволн

то

,

И амплитуда результирующих колебаний равна удвоенной амплитуде колебаний в каждой из волн:

Если же разность хода составляет нечетное число полуволн

то

И амплитуда результирующей волны равна нулю:

Образование неизменной во времени картины распределения в пространстве амплитуд колебаний в результате наложения двух волн с одинаковой частотой колебания называется интерференцией волн, а само неизменное во времени распределение амплитуд в пространстве – интерференционной картиной.

Интерференция падающей и отраженной волны. Мы знаем, что на границе двух сред происходит отражение волны. Отраженная волна идет навстречу бегущей волне, и так как частоты обеих волн одинаковы и разность фаз в любой точке пространства постоянная во времени, то наблюдается образование интерференционной картины.

Для наблюдения интерференции падающей и отраженной волн прикрепим один конец упругого шнура к потолку, а другой – к вибратору, совершающему гармонические колебания. В результате интерференции падающей и отраженной волн в шнуре образовалась так называемая стоячая волна. Точки, в которых амплитуда колебаний максимальна, называются пучностями стоячей волны, а точки, в которых амплитуда колебаний равна нулю, называются узлами стоячей волны. Расстояние между двумя пучностями (или между двумя узлами) называется длиной стоячей волны.

Краткие выводы

1 Волновым движением называется процесс распространения колебаний вдоль множества связанных друг с другом колебательных систем. При волновом движении происходит перенос из одной области пространства в другую не частиц, а состояния их колебательного движения.

2 Существует два типа волн: поперечные и продольные.

3 Если колебания в рассматриваемой точке совершаются по гармоническому закону, то колебания в другой точке, находящейся от первой на расстоянии , происходят с запаздыванием по фазе:

где - скорость распространения волны.

4 Длиной волны называется расстояние, на которое распространяется колебание за время, равное периоду, или расстояние между двумя ближайшими точками волны, фазы, колебания которых отличаются на:  или .