50. Рефракция и интерференция волн. Явление дифракции волн. Поясните.

Рефракция волн (от позднелат. refractio - преломление) - искривление направления распространения волн в неоднородной среде, скорость волн в которой является непрерывной функцией координат. Рефракция звука в атмосфере обусловлена пространственными изменениями температуры воздуха, скорости и направления ветра; она влияет на дальность слышимости и на образование зон молчания. Рефракция радиоволн в атмосфере существенно сказывается на распространении радиоволн вдоль поверхности Земли. Рефракция света в атмосфере обусловлена изменением её плотности в зависимости от высоты, поэтому при наблюдении небесных светил они кажутся несколько смещёнными к зениту (астрономическая рефракция). Рефракция света в атмосфере проявляется также при наблюдении удалённых земных предметов (земная рефракция).

Интерференция волн — взаимное увеличение или уменьшение результирующей амплитуды двух или нескольких когерентных волн, одновременно распространяющихся в пространстве. Сопровождается чередованием максимумов (пучностей) и минимумов (узлов) интенсивности в пространстве. Результат интерференции (интерференционная картина) зависит от разности фазнакладывающихся волн.

Интерферировать могут все волны, однако устойчивая интерференционная картина будет наблюдаться только в том случае, если волны имеют одинаковую частоту и колебания в них не ортогональны. Интерференция может быть стационарной и нестационарной. Стационарную интерференционную картину могут давать только полностью когерентные волны. Например, две сферические волны на поверхности воды, распространяющиеся от двух когерентных точечных источников, при интерференции дадут результирующую волну, фронтом которой будет сфера.

При интерференции энергия волн перераспределяется в пространстве. Это не противоречит закону сохранения энергии потому, что в среднем, для большой области пространства, энергия результирующей волны равна сумме энергий интерферирующих волн.

При наложении некогерентных волн средняя величина квадрата амплитуды (то есть интенсивность результирующей волны) равна сумме квадратов амплитуд (интенсивностей) накладывающихся волн. Энергия результирующих колебаний каждой точки среды равна сумме энергий её колебаний, обусловленных всеми некогерентными волнами в отдельности. Именно отличие результирующей интенсивности волнового процесса от суммы интенсивностей его составляющих и есть признак интерференции.

Явление дифракции появляется в случае, если плоская волна с длиной λ попадает на преграду с щелью шириной s. Картина поля, которая возникает при этом, значительно зависит от соотношения размеров препятствий и длины волны. В ряде случаев анализ дифрагирования поля возможно снова выполнить на основе рассмотрения элементарных волн и принципа Х. Гюйгенса. Дифракционная картина получается если расстояние между щелями небольшие. Такую систему щелей называют дифракционной решеткой.

51. Напорным называется движение жидкости…. Свободной струей называется …. Поясните.

Напорным называется движение жидкости, при котором поток полностью заключен в твердые стенки и не имеет свободной поверхности. Напорное движение происходит вследствие разности давлений и под действием силы тяжести. Примером напорного движения является движение жидкости в замкнутых трубопроводах (например, в водопроводных трубах).

Свободной струей называется поток, не ограниченный твердыми стенками. Примером может служить движение жидкости из пожарного брандспойта, гидромонитора, водопроводного крана, из отверстия резервуара и т. п. В этом случае движение жидкости происходит по инерции (т. е. за счет начальной скорости) и под действием силы тяжести.