Волновое движение. Звук и его характеристики. Ультразвук. Переменное электромагнитное поле. Шкала электромагнитных волн, страница 7

Нам известно, что скорость волнового движениязависит от свойств среды. Определение скорости света представляло весьма сложную задачу. Попытки определить скорость света, как правило, кончались неудачно и сложилось мнение, что скорость света беспредельна. И только в 1675 году датскому ученому Рёмеру удалось на основе астрономических наблюдений за спутником Юпитера Ио оценить скорость света.

Ио является ближайшим спутником Юпитера и обращаясь вокруг него, периодически попадает в теньпланеты.

При измерении времени затмения оказалось, что оно не совпадает с теоретическим на 1000 секунд в том случае, когда наблюдатель находился в ситуации В (рисунок 10), по сравнению с временем затмения в ситуации А.

Это время необходимо для того, чтобы свет дополнительно преодолел расстояние 2R, где R - радиус орбиты Земли и составляет R = 150000000 км. Следовательно, скорость света составляет v = 2R / t и равняется v = 300000 км/с = 3×10⁸м/с.

В дальнейшем были разработаны лабораторные способы определения скорости света. Смысл этих опытов можно понять из указанного рисунка. Свет от источника S узким пучком направляется на модулятор, который пропускает его импульсами. Частоту работы модулятора можно регулировать. Импульсы света, отражаясь от зеркала А попадут на приёмник В лишь в том случае, если за время Т свет пройдет удвоенное расстояние ℓ от модулятора до зеркала. Скорость света в этом случае будет v = 2ℓ / Т, где Т - период работы модулятора.

Генеральной ассамблей Международного комитета по измерениям скорости света в вакууме принято считать С=299792458 ± 1.2 м/с. Для различных вычислёнийобычно берут С = 3×10⁸м/с. В различных средах скорость света неодинакова. В воде, например, скорость света около 2,25×10⁸м/с, а в стекле примерно 2×10⁸м/с.

Обычно скорость света в вакууме сравнивают со скоростью света в какой-либо среде, а отношение скоростей называют оптическойплотностьюсреды или показателем преломленияn, т.е..

ЧО₁ Волновое движение

Механические волны

1 Распространение колебательного движения в упругой среде.

Когда рыба «клюет» (дергает за крючок), то от поплавка по поверхности воды разбегаются круги. Вместе с поплавком смещаются соприкасающиеся с ним частицы воды, которые вовлекают в движение ближайшие к ним другие частицы и т. д.

Такое же явление происходит с частицами натянутого резинового шнура, если один его конец привести в колебание (Рисунок 12). Распространение колебаний в среде называют волновым движением.Колеблющееся тело, создающее волновое движение в окружающей среде, называют вибратором.Рассмотрим подробнее, как возникает волна на шнуре. (рисунок 13)

Если фиксировать положение шнура через каждые четверть периода (Т\4) после начала колебаний его первой точки, то получится картина, показанная на рисунке 13, Положение а соответствует началу колебаний первой точки шнура. Десять его точек помечены цифрами, а прямые штриховые показывают, где находятся одни и те же точки шнура в разные моменты времени; стрелки показывают направление движения точек в волне.

 

За целый период колебания распространяются до точки 5 шнура (положение g). По окончании периода Т точка 1, двигаясь вверх, начнет свое второе колебание. Одновременно с ней начнет двигаться вверх, и точка 5, совершая свое первое колебание. В дальнейшем эти точки будут иметь одинаковые фазы колебаний. Совокупность точек шнура в интервале 1-5 образует волну. Когда точка 1 закончит второе колебание, на шнуре вовлекутся в движение еще точки 5-9, т.е. образуются вторая волна.

Если проследить за положением точек, имеющих одинаковую фазу, то будет видно, что фаза как бы переходит от точки к точке и движется вправо.

Волны, в которых происходит перемещение фазы с определенной скоростью, называют бегущими.При наблюдении за волнами видно именно распространение фазы, например движение гребня волны. Отметим, что все точки среды в волне колеблются околосвоего положения равновесия и вместе с фазой не перемещаются.