21. Плоскі та сферичні хвилі

Точки хвилі, які коливаються в одній фазі, утворюють поверхню, яка називається хвильовою поверхнею. За формою хвильової поверхні хвилі поділяються на плоскі і сферичні.

Чим більша площа хвильової поверхні, тим більша кількість частинок коливаєть­ся, і енергія хвилі зменшується. Лінія, пер­пендикулярна до хвильової поверхні, яка вказує напрям поширення хвилі, називаєть­ся променем. Він використовується для гра­фічного зображення поширення хвилі. Геометричне місце точок, до яких дійшла хвиля, називається фронтом хвилі.

22. Поперечні й поздовжні хвилі

Поширення хвиль можна пояснити на моделі твердого тіла (рис. 124). Якщо змусити коливатися одну частинку твердого тіла, то вона за рахунок сил взаємодії передасть ці коливання іншій, а та - іншій і т.д. Хвилі поділяються на поперечні та поздовжні.

Хвилі, в яких коливання частинок середовища відбуваються в площині, пер­пендикулярній до напряму поширення хвиль, називаються поперечними.

Вони поширюються в твердих тілах, де є між частинками середовища великі сили взаємодії, і на поверхні рідини за раху­нок дій сил тяжіння і поверхневого на­ тягу.

Хвилі, в яких коливання частинок середовища відбуваються в площині, напрямленій вздовж напрямку їхньо­го поширення, називаються поздовжними.

Поздовжні хвилі поширюються в газах, рідинах і твердих тілах.

23. Стояча хвиля

Якщо закріпити гумовий шнур до стінки і коливати його вільний кінець, то при певній частоті на шнурі будуть ділянки, де коливання будуть макси­мальними, і ділянки, де коливання будуть відсутніми. Хвиля, в якій відбу­вається чергування ділянок з максимальними коливаннями і ділянок, де коливання відсутні, називається стоячою.

Всі точки стоячої хвилі коливаються одночасно, тільки в них різні амплітуди. Ділянки хвилі, в яких коливання відсутні, називаються вузлами стоячої хвилі. Ділян­ки, де відбуваються коливання з макси­мальною амплітудою, називаються пучностями.

Стояча хвиля утворюється внаслідок додавання двох хвиль, які рухаються в протилежних напрямках. Одна хвиля ут­ворена джерелом коливань, а друга –відбита від перешкоди.

Відстань між двома сусідніми вузлами або сусідніми пучностями дорів­нює половині довжини біжучої хвилі і називається довжиною стоячої хвилі.

Ящик камертона буде краще випромінювати хвилю, якщо в його дов­жині буде вміщуватись половина довжини стоячої хвилі або три других її довжини і т.д., важливо, щоб на виході з ящика утворювалась пучність стоячої хвилі.

24. Довжина хвилі

Хвиля складається із точок, які ко­ливаються, тобто зміщуються від по­ложення рівноваги то в один, то в ін­ший бік, їхня швидкість змінюється за величиною і напрямом.

Точки хвилі, які віддалені однаково від положення рівно­ваги і мають однакову швидкість за напрямом і величиною, називаються точками однакової фази.

Відстань між двома сусідніми точ­ками хвилі, які знаходяться в однаковій фазі, називається довжиною хвилі. Позначається літерою ламбда [ λ], за одиницю взято метр (СІ).

• 25. Швидкість поширення хвилі

Довжина хвилі – це відстань, на яку поширюється хвиля за один період.

Якщо тіло коливається синусоїдально, то і хвиля синусоїдальна, має частоту V - кількість гребенів хвилі, що проходять через деяку точку за одиницю часу.

Швидкість переміщення гребеня хвилі називається швидкістю поширення хвилі. Вона визначається за формулами:

Швидкість хвилі залежить від густини середовища, його температури і виду хвилі. Із збільшенням густини середовища швидкість хвиль збільшуєть­ся. Збільшується вона також із зростанням температури середовища. Швидкість поздовжніх хвиль більша за швидкість поперечних.

При переході хвилі з одного середовища в інше частота зберігається, а довжина хвилі змінюється, тому що її швидкість залежить від середовища.