Вопрос25.

Волна — изменение состояния среды (возмущение), распространяющееся в этой среде и переносящее с собой энергию. Другими словами: «…волнами или волной называют изменяющееся со временем пространственное чередование максимумов и минимумов любой физической величины, например, плотности вещества, напряжённости электрического поля, температуры». Более правильное определение: Волна — это явление распространения в пространстве с течением времени возмущения физической величины.

Имеется множество классификаций волн, различающиеся по своей физической природе, по конкретному механизму распространения, по среде распространения и т. п.

В зависимости от физической среды

• волны на поверхности жидкости;

• упругие волны (звук, сейсмические волны);

• объёмные волны (распространяющиеся в толще среды);

• электромагнитные волны (радиоволны, свет, рентгеновские лучи);

• гравитационные волны;

• волны в плазме.

По отношению к направлению колебаний частиц среды

• продольные волны (волны сжатия, P-волны) — частицы среды колеблются параллельно (по) направлению распространения волны (как, например, в случае распространения звука);

• поперечные волны (волны сдвига, S-волны) — частицы среды колеблются перпендикулярно направлению распространения волны (электромагнитные волны, волны на поверхностях разделения сред);

• волны смешанного типа.

По виду фронта волны (поверхности равных фаз)

• плоская волна — плоскости фаз перпендикулярны направлению распространения волны и параллельны друг другу;

• сферическая волна — поверхностью фаз является сфера;

• цилиндрическая волна — поверхность фаз напоминает цилиндр.

По демонстрируемым волнами физическим проявлениям

• линейные волны — волны с небольшой амплитудой, свойства которых описываются простыми линейными зависимостями;

• нелинейные волны — волны с большими амплитудами, что приводит к возникновению совершенно новых эффектов и существенно изменяет характер уже известных явлений;

• солитоны (уединённые волны);

• ударные волны или нормальные разрывы.

По постоянству во времени

• одиночная волна — короткое одиночное возмущение (солитоны);

• волновой пакет — это ряд возмущений, ограниченных во времени с перерывами между ними. Одно беспрерывное возмущение такого ряда называется цуг волн. В теории волновой пакет описывается как сумма всевозможных плоских волн, взятых с определёнными весами. В случае нелинейных волн, форма огибающей волнового пакета эволюционирует с течением времени;

Вопрос26.

Звук, в широком смысле — упругие волны, продольно распространяющиеся в среде и создающие в ней механические колебания; в узком смысле — субъективное восприятие этих колебаний специальными органами чувств животных или человека. Как и любая волна, звук характеризуется амплитудой и спектром частот. Обычно человек слышит звуки, передаваемые по воздуху, в диапазоне частот от 16—20 Гц до 15—20 кГц^[1]. Звук ниже диапазона слышимости человека называют инфразвуком; выше: до 1 ГГц, — ультразвуком, от 1 ГГц — гиперзвуком. Среди слышимых звуков следует также особо выделить фонетические, речевые звуки и фонемы (из которых состоит устная речь) и музыкальные звуки (из которых состоит музыка).

Ультразвук . Человеческое ухо воспринимает распространяющиеся в среде упругие волны частотой приблизительно до 16-20 кГц; колебания с более высокой частотой представляют собой ультразвук (за пределом слышимости). Обычно ультразвуковым диапазоном считают полосу частот от 20 000 до миллиарда Гц. Звуковые колебания с более высокой частотой называютгиперзвуком. В жидкостях и твердых телах звуковые колебания могут достигать 1000 ГГц. Хотя о существовании ультразвука ученым было известно давно, практическое использование его в науке, технике и промышленности началось сравнительно недавно. Сейчас ультразвук широко применяется в различных физических и технологических методах.

Оказывается, многие живые существа в процессе эволюции научились использовать ультразвуковые колебания для ориентации в пространстве. Ученые выявили множество различных примеров использования ультразвука животными. Чаще всего это сигналы предупреждения об опасности, выражения угрозы, удовлетворения, победы и т.д. Развитие биоакустики подогревается не праздным любопытством, а требованиями практики. Знания, добываемые биоакустиками, используются при проектировании новых приборов. Примеры использования полученных знаний: охрана от птиц аэродромов, защита полей от вредителей, управление поведением стадных животных. Наиболее широко ультразвук используется обитателями морей. Установлено, что в воде УЗ распространяется со скоростью 5300 км/ч. Ничто не может двигаться в воде быстрее, чем УЗ колебания. Если в воздухе источник мощностью в 100 кВт слышен на расстоянии 15 км, то в воде источник мощностью 1 кВт распространяется до 100 км. Вода прозрачна для ультразвука, как воздух для света. Колебания, излучаемые рыбами, креветками и другими морскими животными позволяют обнаруживать их рыбакам. Эти же излучения позволяют определять местонахождение косяка рыб и его размеры.

Использование ультразвуковых колебаний в лечении нарушений сердечного ритма.

Контроль физических параметров с использованием ультразвуковых колебаний при точечной и шовной сварке. Использование ультразвуковых колебаний при резании материалов из хрупких неметаллов и полимерных материалов

Вопрос27. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ - электромагнитные колебания, распространяющиеся в пространстве с конечной скоростью. Существование Э. в. было предсказано М. Фа-радеем (М. Faraday) в 1832. Дж. Максвелл (J. Maxwell) в 1865 теоретически показал, что эл.-магн. колебания распространяются в вакууме со скоростью света.