32 Общие сведения о волновом процессе. Вывод уравнения одномерной волны, длина волны, волновое число, фронт волны.
Процесс распространения колебании в сплошной среде называется волновым процессом ( или волной).
Уравнение плоской одномерной волны
Составим уравнение, которое позволит находить смещение всякой точки волны в любой момент времени. Пусть в точке В рис.8.2 находится источник колебаний. Волны со скоростью v распространяются от источника колебаний вдоль прямой.
Уравнение
колебаний точки В задано в виде:
>
Все точки вправо от В, например точка С, повторяют колебания точки В с некоторым запозданием. Напишем уравнение колебаний точки С. Если точка В колеблется в течении времени t, то колебания дойдут до точки С по истечении времени , поэтому время колебаний точки С будет меньше t и составит (t-t’) . Тогда уравнение колебаний точки С запишется:
Расстояние
от точки В до точки С, равное х, волна
проходит со скоростью
,
откуда
.
С учетом t’ уравнение волны будет иметь
вид:
(8.2)
где λ - длина волны
Обозначим
эта
величина называется волновым числом.
Тогда получим следующее уравнение
(8.3)
которое называется уравнением плоской одномерной волны и определяет смещение любой точки среды, находящейся на расстоянии х от излучателя в данный момент. Величина
называется фазой волны.
ФРОНТ ВОЛНЫ, контур в пределах электромагнитного поля или материальной среды, все точки которого имеют одинаковые фазы колебаний. Фронт волны, как правило, перпендикулярен направлению распространения волны; он может быть плоским, сферическим или иметь более сложную форму. Каждая точка фронта является источником вторичных волн, которые через короткое время образуют фронт волны на новом месте.
Вопрос 33
Электромагнитная волна - процесс распространения электромагнитного поля в пространстве.
Электромагнитная волна представляет собой процесс последовательного, взаимосвязанного изменения векторов напряжённости электрического и магнитного полей, направленных перпендикулярно лучу распространения волны, при котором изменение электрического поля вызывает изменения магнитного поля, которые, в свою очередь, вызывают изменения электрического поля.
Свойства:
Частота - количество оборотов биона в единицу времени.
Скорость света - скорость передачи вращений от одного биона к другому.
Фаза - расположение одного из полюсов биона относительно линии распространения электромагнитной волны.
Дифракция электромагнитных волн - огибание волной края препятствия, наблюдаемое при малых по сравнению с длиной волны размерах препятствий.
Интерференция - явление взаимодействия в пространстве нескольких (двух или более) когерентных волн, при котором имеется усиление или ослабление результирующей волны в зависимости от того, в какой фазе волна оказывается в данной точке пространства.
Дисперсия света – зависимость абсолютного показателя преломления вещества n от частоты ν падающего на вещество света. Дисперсия также определяется как зависимость фазовой скорости света в среде от его частоты.
Поляризация света – процесс упорядочения колебаний вектора напряжённости электрического поля световой волны при прохождении света сквозь некоторые вещества (при преломлении) или при отражении светового потока.
КОГЕРЕНТНОСТЬ– согласованное протекание в пространстве и во времени нескольких колебательных или волновых процессов, при котором разность их фаз остается постоянной .Это означает, что волны (звук, свет, волны на поверхности воды и пр.) распространяются синхронно, отставая одна от другой на вполне определенную величину.
Плоская электромагнитная волна - электромагнитная волна, в которой всем точкам, лежащим в любой плоскости, перпендикулярной направлению ее распространения, соответствуют одинаковые напряженности электрических или магнитных полей.
Электромагнитные волны классифицируются по длине волны или связанной с ней частотой волны.Спектр электромагнитного излучения в порядке увеличения частоты составляют:
1) Низкочастотные волны;
2) Радиоволны;
3) Инфракрасное излучение;
4) Световое излучение;
5) Рентгеновское излучение;
6) Гамма излучение.
Низкочастотные волны представляют собой электромагнитные волны, частота колебаний которых не превышает 100 КГц).Радиоволны представляют собой электромагнитные волны, длины которых превосходят 1 мм.Рентгеновское излучение составляют электромагнитные волны с длиной от50 нм до 10-3нм.Оптический спектр занимает диапазон длин электромагнитных волн в интервале от 210-6м= 2мкм до 10-8м=10нм