5.2. Параметры и характеристики волны

Параметры, используемые для того, чтобы проводить отличия между звуковыми волнами, называются характеристическими параметрами.

а) Длина волны

Длина волны λ – это расстояние, которое проходит волна, пока частица среды совершит одно полное колебание.

б) Амплитуда

Амплитуда А волны представляет собой максимальное смещение частицы из положения равновесия во время ее колебательного движения, вызванного возбуждением частиц среды. А = ЕС – амплитуда волны (рис. 2.1).

в) Частота

Частота f волны – это число колебаний, совершаемых частицей за одну секунду (Гц).

Рис.1.

г) Период

Время одного колебательного движения. По определению время, за которое волна производит f колебаний, равно 1 с. Следовательно, время, необходимое для одного полного колебания = 1/f, с.

То есть период - Т = 1/ f (1)

д) Колебание

Возвратно-поступательное движение из одного крайнего положения в другое и обратно через положение равновесия называется колебанием.

е) Фаза

Фаза – это отношение смещения колеблющейся частицы в данный момент времени к его амплитудному значению. Точка О и F (рис. 2.1.) находятся в одной фазе (их разность фаз составляет 2π). Расстояние между этими двумя точками равно одной длине волны, то есть разности хода λ. В математическом выражении это выглядит так:

Разность фаз = 2π (2)

ж) Скорость

Скорость U волны – это расстояние, пройденное волной за 1 секунду.

U = Расстояние / время (3)

Согласно (рис.2.1.) за один период волна проходит расстояние λ. Следовательно,

U = λ / Т,

Подставляя период из формулы (10) в вышеприведенное равенство, получаем:

U = f λ (4)

з) Среда распространения

В природе существуют волны двух типов: механические и электромагнитные (ЭМ). Механические волны могут быть продольными и поперечными. Для их распространения необходимо наличие среды, то есть в качестве источника волн выступает колебание частиц среды.

5.3. Ультразвуковые волны

Ультразвуковые волны – подвид звуковых волн, следовательно, они наделены всеми характеристическими параметрами, присущими звуковым волнам. Это механические колебания с различными длинами волн, распространяющиеся в среде. Ультразвуковые волны имеют маленькую длину, изменение их длины в различных средах обусловлено упругими свойствами и характером вынужденных колебаний частиц среды. Подобно звуковым волнам, ультразвуковые передаются от одной точки к другой в результате колебания частиц. Для распространения ультразвука необходима среда.

Благодаря наличию у ультразвуковых волн характеристических свойств возможны разнообразные варианты их применения.

Характер распространения ультразвуковой волны полностью зависит от природы среды. Затухание ультразвуковой волны определяется состоянием среды и сильно зависит от частоты. Следовательно, применение высокой интенсивности возможно только при низких частотах (20…100 кГц). Некоторые способы применения ультразвука низкой частоты и высокой интенсивности предлагаются для исследования в данных лабораторных работах.