Волна называется продольной, если колебания частиц среды происходят вдоль направления распространения волны. Продольную волну легко получить с помощью длинной пружины, которая лежит на гладкой горизонтальной поверхности и один конец ее закреплен. С помощью легкого удара по свободному концу пружины мы вызовем появление продольной волны (рис. 138). При этом каждый виток пружины будет колебаться вдоль направления движения волны. Примерами продольных волн являются звуковые волны в жидкости или воздухе.
Волна называется поперечной, если частицы среды колеблются в направлениях, перпендикулярных к направлению распространения волн. С помощью длинной пружины можно продемонстрировать распространение поперечных волн, если совершать колебания одного из ее концов перпендикулярно пружине (рис. 139). Поперечные волны вызывают звучание струн музыкальных инструментов при их возбуждении.
205
Подчеркнем, что действие продольной волны на любой регистрирующий прибор не изменяется, если прибор, оставаясь все время направленным на источник, будет поворачиваться вокруг направления распространения волны.
Действие поперечных волн на регистрирующий прибор зависит от того, в какой плоскости, проходящей через линию распространения, происходит поперечное колебание. Эта особенность регистрации поперечных волн объясняется их поляризацией. Если колебания происходят в одной плоскости, то волну называют плоскоилилинейнополяризованной. Могут быть и другие случаи поляризации. Представим себе, что мы смещаем конец закрепленного натянутого резинового шнура по окружности или эллипсу в плоскости, перпендикулярной линии шнура. Тогда по шнуру будут бежать циркулярноили эллиптическиполяризованныеволны.
До сих пор мы рассматривали волны, распространяющиеся в какой-либо среде. Волны, которые распространяются на границе раздела двух сред, называются поверхностными. Примером данного типа волн служат волны на поверхности воды.
£ 1. Что называется волной?
2. Какими физическими величинами характеризуются волны?
3. Какая волна называется продольной? поперечной?
4. Что такое волновой фронт? фазовая поверхность? луч?
5. Что такое длина волны? В каких единицах она изме ряется?
6. Как связаны длина волны и частота?
7. Что такое поляризация волны?
8. Запишите уравнение волны, распространяющейся в положительном на правлении вдоль оси Од.
ПРИМЕРЫРЕШЕНИЯЗАДАЧ
1. Определите длину звуковой волны А,, вызванной источником колебаний с частотой v —200 Гц, если скорость звука в воде у=Н450-.
с
Решение. Скорость распространения волны можно вычислить по формуле y = A/v, где А, — длина волны, v — частота колебаний. Откуда находим
1450
-=7,25 м.
200 с
Ответ: А, = 7,25 м.
2. Поперечная волна распространяется вдоль упругого шнура со скоростью
М
у = 15—. Период колебания точек шнура Т =1,2 с, амплитуда колебания А =
= 2 см. Определите длину волны А,, фазу <j и смещение хточки, отстоящей на г = 45 м от источника колебаний, через время f = 4 с.
Решение. Длина волны находится из выражения
K=vT; Я=15—-1,2 с=18 м. с
Смещения любой точки могут быть найдены из уравнения волны:
х= /4 sin (of / );
V v/
|
45м |
'2-3,14
|
= -1,73.10~2 м. |
|
4с- |
г = 0,02 м-sin
1,2с
Фаза колебаний определяется по формуле
•-НИН)
|
45 м 4с------------ \ = 5,24 рад = 300°. |
|
ф= |
|
( |
2-3,14 1,2с
|
-2 |
Ответ: Я,= 18 м, ф = 300°, *= —1,73-10
Упражнение 35
1. Определите скорость распространения волны и, если дли на волны А,= 15 м и период ее колебаний Т = 0,2 с.
2. Мимо неподвижного наблюдателя за промежуток време ни Af = 20 спрошло п = 8 гребней волн. Каков период Т колебаний частиц?
3. Волна от катера, проходящего по озеру, дошла до бе рега через время At=5 мин, причем расстояние между соседними гребнями оказалось равным /=1,5 м, а время между двумя последовательными ударами волн о берег Ат = 4 с. На каком расстоянии от берега проходил катер?
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.