17. Omów zjawisko dudnienia I przyklad wykorzystania tego zjawiska.

.Dudnienie – okresowe zmiany amplitudy drgania wypadkowego powstałego ze złożenia dwóch drgań o zbliżonych częstotliwościach[1]. Dudnienia obserwuje się dla wszystkich rodzajów drgań, w tym i wywołanych falami.

W roku 1955 A. T. Forrester, R. A. Gudmundsen i P. O. Johnson obserwowali dudnienie światła pochodzącego z dwóch niezależnych źródeł światła widzialnego o prawie identycznej częstotliwości. Uzyskano częstotliwość dudnień w zakresie mikrofal.

Przykłady dudnień:

* dudniący dźwięk powstający ze złożenia dwóch dźwięków źle zestrojonych instrumentów muzycznych,

* dźwięk (drgania) powstający ze złożenia dźwięku odbieranego bezpośrednio i odbitego od poruszającej się powierzchni odbijającej (wskutek zjawiska Dopplera dźwięk odbity od ruchomej powierzchni jest odbierany jako dźwięko zmienionej częstotliwości)

Za dudnienie uznaje się także okresowe zmiany amplitudy drgań w układzie dwóch słabo sprzężonych oscylatorów.

20. Omów plaska fale harmoniczna I zapisz równanie fali plaskiej.

Równanie fali harmonicznej płaskiej ma postać:

s = A sin (ω t - k x + φ0)

λ - długość fali (w układzie SI w metrach - m)

φ0 - faza początkowa (wielkość niemianowana)

A - amplituda fali (jednostka tej wielkości zależy od rodzaju fali i od sposobu jej opisu -np. dla fal dźwiękowych może to być ciśnienie akustyczne, i wtedy wyraża się w paskalach)

-Fala płaska - jest to fala, której powierzchnie falowe (powierzchnie o jednakowej fazie) tworzą równoległe do siebie linie proste, gdy fala rozchodzi się po powierzchni, i płaszczyzny, gdy rozchodzi się w przestrzeni.

21 Omów zjawisko dyfrakcji I interferencji fal, przedstaw rysunki I zapisz wzory.

,Dyfrakcja (ugięcie) fal, zjawiska odstępstwa od praw optyki geometrycznej występujące przy rozchodzeniu się fal w ośrodkach niejednorodnych. Pierwsi dyfrakcję fal badali T. Young i A. Fresnel oraz H. Helmholtz, G. Kirchhoff i J. Fraunhofer.

Fala płaska padając na przesłonę, na skutek zjawiska dyfrakcji dociera również częściowo do przestrzeni leżącej w obszarze geometrycznego cienia. Dyfrakcję najprościej wytłumaczyć jest zasadą Huygensa - Fresnela, w myśl której każdy punkt przestrzeni, do którego dociera płaska fala, staje się źródłem elementarnej fali sferycznej. Fale te następnie interferują ze sobą, tworząc nowe czoło fali.

Fale elementarne powstające w obszarze jednorodnym tworzą ponownie falę płaską. Natomiast na granicy cienia zjawisko interferencji prowadzi do powstania struktury interferencyjnej cienia oraz częściowego oświetlenia obszaru leżącego w cieniu geometrycznym przeszkody. Zjawiska dyfrakcyjne występują dla każdego rodzaju ruchu falowego.

pojwdn .szczelina.

gdzie:

* I – intensywność światła,

* I0 – intensywność światła w maksimum, czyli dla kąta równego 0,

* λ – długość fali,

* d – szerokość szczeliny,

* funkcja sinc(x) = sin(x)/x.

Interferencja – zjawisko powstawania nowego, przestrzennego układu fali w wyniku nakładania się (superpozycji) dwóch lub więcej fal. Interferencja zazwyczaj odnosi się do interakcji fal, które są skorelowane lub spójne ze sobą, dlatego że pochodzą z tego samego źródła lub dlatego, że mają takie same lub prawie takie same częstotliwości. Interfencja fal spójnych daje stały przestrzennie rozkład amplitudy fali.

22. Opisz zjawisko powstawania fal stojacych, przedstaw ich równanie oraz scharakteryzuj je.

Fala stojąca — fala, której pozycja w przestrzeni pozostaje niezmienna. Fala stojąca może zostać wytworzona w ośrodku poruszającym się względem obserwatora lub w przypadku interferencji dwóch fal poruszających się w takim samym kierunku, ale mających przeciwne zwroty.

Fala stojąca to w istocie drgania ośrodka nazywane też drganiami normalnymi. Idealna fala stojąca nie jest więc falą - drgania się nie propagują. Miejsca gdzie amplituda fali osiąga maksima nazywane są strzałkami, zaś te, w których amplituda jest zawsze zerowa węzłami fali stojącej. Rysunek przedstawia idealną (zupełną) falę stojącą. W przypadkach rzeczywistych zwykle porusza się ona tam i z powrotem w ograniczonym obszarze przestrzeni (niezupełna fala stojąca

Równanie fali stojącej będącej sumą dwu fal biegnących w przeciwnych kierunkach

gdzie:

Amplituda drgań osiąga największe wartości (równe 2A) dla położeń x spełniających warunek

gdzie n = 0,1,2... W tych miejscach ośrodek drga najsilniej (powstają strzałki). Położenie węzłów można znaleźć z równania

23. Czym jest fala akustyczna, jakie sa zródla fal akustycznych i od czego jest zalezna

predkosc propagacji tych fal?

Fale akustyczne są podłużnymi falami mechanicznymi, które mogą rozchodzić się w ciałach stałych, cieczach i gazach. Zaburzenie będące falą akustyczną polega na chwilowych zmianach gęstości ośrodka w skutek czego powstają chwilowe różnice ciśnień. Ze względu na częstotliwość fale akustyczne dzielimy na następujące rodzaje:

• Fale dźwiękowe, to fale które działając na ludzkie ucho i mózg wywołują wrażenie słyszenia. Zakres częstotliwości tych fal to od 16Hz do 20kHz.

• Fale ultradźwiękowe, to niesłyszalne dla człowieka fale akustyczne o częstotliwości większej od 20 kHz.

• Fale infradźwiękowe są to niesłyszalne dla człowieka fale akustyczne o częstotliwości mniejszej od 16 Hz.

Prędkość rozchodzenia się fali akustycznej zależna jest od właściwości sprężystych ośrodka. Ton odnosi się do fali dźwiękowej sinusoidalnej o ściśle określonej amplitudzie i częstotliwości oraz długości. Źródłem takiej fali jest drgający kamerton. Dźwięk jest złożeniem pewnej liczby tonów. Dźwięk jest falą periodyczną, ale nie sinusoidalną. Każdy dźwięk można rozłożyć na sumę pewnej ilości tonów, czyli fal sinusoidalnych. Wysokość dźwięku zależy od częstotliwości. Im częstotliwość większa, tym dźwięk jest wyższy.

Poziom natężenia fali akustycznej wyrażamy w belach [B] lub decybelach [dB] i definiujemy za pomocą wzoru: