35) Плоская гармоническая волна. Амплитуда, частота, фаза, длина волны. Фазовая скорость волны. Сферические волны. Поляризация волн.

Плоская гармоническая волна – волновые поверхности волны представляют совокупность плоскостей, параллельных друг другу.

Амплитуда волны – максимальное отклонение.

Частота волны – число колебаний за 1 секунду.

Фаза волны – угловая мера времени.

Длина волны – расстояние, на которое распространяется волна за время, равное периоду; расстояние между ближайшими частицами, колеблющимися в одинаковой фазе.

Фазовая скорость волны – скорость распространения фазы волны.

Сферические волны – волновые поверхности (геометрическое место точек, колеблющихся в одинаковой фазе) волны имеют вид концентрических сфер.

Поляризация волн - волна, в которой существует предпочтительное направление колебаний. Поляризация возможно только у поперечных волн.

Электромагнитные волны поперечные, поэтому наблюдается поляризация света.

Естественный свет неполяризован, так как он излучает атомами с произвольной ориентацией в пространстве. Устройство, с помощью которых из естественного получают поляризованный свет называются поляризаторами (например, кристаллы). Поляризатор пропускает только компоненту только с определенным направлением колебаний.

36) Гармонические колебания. Сложение гармонических колебаний одного направления равных и близких частот. Векторная диаграмма. Биения.

Гармонические колебания – колебания, при которых колеблющаяся физическая величина изменяется по закону синуса или косинуса.

Сложение гармонических колебаний одного направления равных и близких частот:

 Когда точка участвует в нескольких колебательных движениях одновременно ее результирующее смещение находится как векторная сумма смещений от каждого колебательного движения в отдельности. Рассмотрим случай, когда точка участвует в двух одинаково направленных колебательных движениях, происходящих с одной и той же частотой wo, но с различной амплитудой и начальной фазой: X1 = A1cos(ot + a1); X2 = A2cos(ot + a2)

В екторная диаграмма :

Сущность метода состоит в следующем. Из произвольной точки О горизонтальной оси ОХ под углом a1 к оси строят вектор A1. Модуль этого вектора равен амплитуде A1. Под углом a2 к той же оси и из той же точки строят вектор A2. Модуль этого вектора равен амплитуде A2. И рассматривают вращение этих векторов с частотой wo против часовой стрелки (рис. 2.1). Проекции векторов A1 и A2 на ось ОХ есть X1 и X2, а проекция векторной суммы A= A1 + A2 есть Х. Поскольку все векторы вращаются с одинаковой угловой скоростью wo, их взаимное расположение не изменяется. Угол а = а2 - а1 остается постоянным. Проекция Х совершает гармонические колебания X = Acos(wo + a)

Биения – периодические изменения амплитуды колебания, возникающие при сложении двух колебаний с близкими частотами.

37) Сложение взаимно перпендикулярных гармонических колебаний равных и кратных частот. Фигуры Лиссажу. Сложение взаимно перпендикулярных гармонических колебаний равных и кратных частот:

Пусть материальная точка участвует в двух взаимно перпендикулярных гармонических колебаниях с одинаковыми частотами : X = Acos(t+a1); Y = Bcos(t+a2) , где А и В – амплитуды; a1 и a2 – начальные фазы колебаний. Уравнение траектории получается путем исключения времени из уравнений. Такие колебания называются эллиптически поляризованными.

Фигуры Лиссажу:

  Замкнутые траектории, прочерчиваемые точкой, совершающей одновременно два гармонических колебания в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Впервые изучены французским учёным Жюлем Антуаном Лиссажу. Вид фигур зависит от соотношения между периодами (частотами), фазами и амплитудами обоих колебаний. В простейшем случае равенства обоих периодов фигуры представляют собой эллипсы, которые при разности фаз 0 или   вырождаются в отрезки прямых, а при разности фаз   и равенстве амплитуд превращаются в окружность. Если периоды обоих колебаний неточно совпадают, то разность фаз всё время меняется, вследствие чего эллипс всё время деформируется. При существенно различных периодах фигуры Лиссажу не наблюдаются. Однако, если периоды относятся как целые числа, то через промежуток времени, равный наименьшему кратному обоих периодов, движущаяся точка снова возвращается в то же положение — получаются фигуры Лиссажу более сложной формы. Фигуры Лиссажу вписываются в прямоугольник, центр которого совпадает с началом координат, а стороны параллельны осям координат и расположены по обе стороны от них на расстояниях, равных амплитудам колебаний.