1.1. Определение волны. Механические и электромагнитные волны. Связь вида волн со свойствами среды и источника . Фронт волны. Понятие о скалярных и векторных волнах.

1. Волна — изменение состояния среды или физического поля, распространяющееся либо колеблющееся в пространстве и времени или в фазовом пространстве.

2. Механические волны – процесс распространения механических колебаний в среде.

ЭЛЕКТРОМАГНИ́ТНЫЕ ВО́ЛНЫ, электромагнитные колебания, распространяющиеся в пространстве с конечной скоростью, зависящей от свойств среды. Электромагнитной волной называют распространяющееся электромагнитное поле

3) 1.Поперечные волны:

Волны называются поперечными, если частицы среды колеблются перпендикулярно лучу волны. Они существуют в основном за счет сил упругости, возникающих при деформации сдвига, а поэтому существуют только в твердых средах.

На поверхности воды возникают поперечные волны, так как колеблется граница сред.В поперечных волнах различают горбы и впадины.Длина поперечной волны - расстояние между двумя ближайшими горбами или впадинами.

2.Продольные волны:

Волны называются продольными, если частицы среды колеблются вдоль луча волны. Они возникают за счет деформации сжатия и напряжения, поэтому существуют во всех средах.

В продольных волнах различают зоны сгущения и зоны разряжения.

Длина продольной волны - расстояние между двумя ближайшими зонами сгущения или зонами разряжения.

4. Волновой фронт (фронт волны) - геометрическое место множества точек, до которых дошло колебание к данному моменту времени

5. скалярная волна Проходит сквозь электронную оболочку атома и взаимодействует с ядром непосредственно. Скалярные волны постоянно поглощаются и испускаются всеми ядрами во вселенной. Любое крупное скопление ядер - звезда, планета - мощный поглотитель, излучатель, резонатор скалярных волн.

1.2. Монохроматические волны. Волновая поверхность, фазовая скорость. Длина волны, групповая скорость и ее физический смысл. Вектор Умова.

1. Монохроматическая волна — модель в физике, удобная для теоретического описания явлений волновой природы, означающая, что

в спектр волны входит всего одна составляющая по частоте. Стоячая монохроматическая волна — волна, формирующаяся при

распространении двух плоских монохроматических электромагнитных волн одинаковой поляризации навстречу друг другу.

2. Волновая поверхность - геометрическое место множества точек, колеблющихся в одинаковой фазе. Луч волны всегда перпендикулярен волновой поверхности. Луч волны - направление распространения волны

Длина волны - путь, пройденный волной за период (или расстояние между точками, колеблющимися с разностью фаз два пи). Волновой процесс периодичен во времени и пространстве (периодичность процесса во времени характеризуется периодом; периодичность процесса в пространстве характеризуется длиной волны).

Фа́зовая ско́рость — скорость перемещения точки, обладающей постоянной фазой колебательного движения, в пространстве вдоль заданного направления. Обычно рассматривают направление, совпадающее с направлением волнового вектора, и фазовой называют скорость, измеренную именно в этом направлении, если противное не указано явно (то есть если явно не указано направление, отличное от направления волнового вектора). Фазовая скорость по направлению волнового вектора совпадает со скоростью движения фазового фронта (поверхности постоянной фазы)

Групповая скорость — это величина, характеризующая скорость распространения «группы волн» - то есть более или менее хорошо локализованной квазимонохроматической волны (волны с достаточно узким

спектром). Обычно интерпретируется как скорость перемещения максимума амплитудной огибающей квазимонохроматического волнового пакета (или цуга волн).

Физический смысл групповой скорости. Групповая скорость во многих важных случаях определяет скорость переноса энергии. Групповая скорость определяется динамикой физической системы, в которой распространяется волна (конкретной среды, конкретного поля итп). В большинстве случаев подразумевается линейность этой системы (точно или приближенно).

Для одномерных волн групповая скорость вычисляется из закона дисперсии:

,

где —угловая частота, —волновое число.

Групповая скорость волн в пространстве (например, трехмерном или двумерном) определяется градиентом частоты по волновому вектору :

2. Вектор Пойнтинга (также вектор Умова — Пойнтинга) —

вектор плотности потока энергии электромагнитного поля, одна из компоненттензора энергии-импульса электромагнитного поля. Вектор Пойнтинга S можно определить через векторное произведение двух векторов:

(в системе СИ),

где E и H — векторы напряжѐнности электрического и магнитного полей соответственно.

Модуль вектора Пойнтинга равен количеству энергии, переносимой через единичную площадь, нормальную к S, в единицу времени. Своим направлением вектор определяет направление переноса энергии.

нормальная составляющая вектора S непрерывна на границе двух сред.

1.3 Уравнение плоской монохроматической волны, волновой вектор.