Уравнение гармонической волны(уч.10кл.Стр.328-337)
Понятие периодической волны
Определение гармонической волны. Примеры
Определение длины и периода волны. Формула. Обозначение. Единицы измерения. (см.выше)
ДОБАВИТЬ ПРО ГАРМОНИЧЕСКУЮ ВОЛНУ И ЕЕ ФОРМУЛУ
Периодическое внешнее воздействие вызывает гармонические волны, если оно изменяется по закону синуса или косинуса.
Гармоническая волна – волна, порождаемая гармоническими колебаниями частиц среды.
При гармонических колебаниях физическая величина изменяется со временем по закону синуса или косинуса с определенным периодом Т или частотой ν.
При волне в газе или жидкости расстояние между областями наибольшего сжатия определяет длину волны.
Области сжатия соответствуют гребням волн.
Области разряжения – впадинам волн.
Поляризация волн (уч.10кл.Стр.330-331)
Физическая модель поляризации
Определение поляризации волны
Определение плоскости поляризации волны
Определение линейно-поляризованной механической волны
Пример опытов с волной и щелью
Колебания частиц среды могут происходить либо в произвольных направлениях, либо во вполне определенных. Соответственно волны распространяются в этих направлениях.
В случае упорядоченных колебаний возникает явление поляризации.
Поляризация – упорядоченность направления колебаний частиц среды в волне.
Плоскость поляризации – плоскость, в которой колеблются частицы среды в волне.
Линейно-поляризованная механическая волна – волна, частицы которой колеблются вдоль определенного направления.
Для выделения волны определенной поляризации используют специальное устройство – поляризатор.
Простейшим поляризаторов является щель. Такой поляризатор не пропускает волну, поляризованную в перпендикулярной щели плоскости XZ:
Стоячие волны (уч.10кл.Стр.332-337)
Процесс образования стоячих волн
Определение стоячей волны
Определение пучностей стоячей волны
Определение узлов стоячей волны
Понятие моды колебаний. Пример струны
Гармоники, обертоны
Стоячая волна – волна, образующаяся в результате наложения двух гармонических волн, распространяющихся навстречу друг другу и имеющих одинаковый период, амплитуду и поляризацию. (частоту и амплитуду)
Пример – наложение падающей и отраженной волн на шнуре. Энергия не переносится вдоль шнура, а лишь трансформируется в поперечном направлении из потенциальной в кинетическую и наоборот.
В стоячей волне все точка колеблются с одинаковой фазой. Их амплитуды колебаний изменяются периодически от точки к точке.
Пучности стоячей волны – положения точек, имеющих максимальную амплитуду колебаний.
Узлы стоячей волны – не перемещающиеся точки волны, амплитуда которых равна нулю.
Расстояние между соседними узлами стоячей волны одинаково и равно половине длины волны внешнего гармонического воздействия.
Для шнура, закрепленного с одного конца, расстояние между узлами стоячей волны не зависит от длины шнура.
Если закрепить оба концы шнура, то отражение волн происходит с обоих концов. В этом случае расстояние между узлами стоячей волны зависит лишь от длины шнура.
(Считаем, что внешняя сила воздействует с левого закрепленного конца шнура)
Дважды отраженная волна может усилить внешнее воздействие, если достигнет правого края шнура через промежуток, кратный периоду внешнего воздействия
= Tn (n =1,2,3,…)
Таким образов в шнуре будут поддерживаться только такие гармонические колебания, длина волны которых связана с длиной шнура l соотношением:
= n (n = 1,2,3,…)
На длине струны, закрепленной на концах, укладывается целое число n полуволн поперечных стоячих волн.
Такие волны, называемые модами собственных колебаний, могут длительно поддерживаться в струне.
Волны других частот не усиливают внешнее воздействие при отражении от концов струны и потому быстро затухают в результате потерь энергии на трение.
Частота собственных колебаний струны (ν = 1/t = v/λ ) связана с ее длиной соотношением:
= n (n = 1,2,3,…) ; ν = 1/t = v/λ νn = n (n = 1,2,3,…)
Мода колебаний, соответствующая n = 1, называется первой гармоникой собственных колебаний или основной модой.
Для произвольного n >1 соответствующая мода называется n-й гармоникой или n-м обертоном.