79. Волны

79. Волны
Волна — распространяющиеся колебания.
Волнами называются всякие возмущения состояния вещества или
поля, распространяющиеся в пространстве с течением времени.
Основное свойство волны — перенос энергии без переноса
вещества.
Виды волновых процессов:
1. Механические волны (см. рисунки):
a. упругие.
b. поверхностные (под действием сил тяжести и
поверхностного натяжения).
2. Электромагнитные
волны
(колебания
векторов
напряженности электрического и индукции магнитного
полей, распространяющиеся в пространстве). В отличие
от механических, могут распространяться в вакууме.
Распространение механических волн
Распространение
рисунке:
продольных
волн
проиллюстрировано
Распространение поперечных
на волн проиллюстрировано на
рисунке:
Основные характеристики волны.
Гармоническим колебаниям соответствуют монохроматические
волны, обладающие двойной периодичностью:
- во времени
- период, частота;
- в пространстве λ - длина волны:
 расстояние между точками, колеблющимися с
разностью фаз 2π;
 расстояние, на которая волна
распространяется за
один период;
Внимание!
1. Каждая последующая точка волны отстает от предыдущей
по фазе. Можно сказать, что волновой процесс – процесс
распространения фазы колебаний.
2. Точки с разностью фаз 2πn (n=1,2,3…) имеют равные
смещения, скорости и ускорения (синфазные колебания).
3. Скорость волны конечна и меняется при переходе в другую
среду. Т.к. частота задается генератором, то при этом
меняется длина волны.
Скорость продольной волны в твердом теле и упругих волн в
жидкостях
,
где Е – модуль объемной упругости, а r - плотность.
Например, при нормальных условиях в воздухе – 330 м/с, в воде 1430 м/с, в меди 3910 м/с, для алюминия 4880 м/с.
Скорость продольной волны в твердом теле больше, чем
поперечной (применяется при исследовании землетрясений).
Волны в среде
Волновая
поверхность –
геометрическое
место
точек,
колеблющихся в одинаковой фазе.
Волновой фронт (фронт волны) – геометрическое место точек,
до которых доходят колебания к данному моменту времени.
Луч- линия, перпендикулярная волновой поверхности. Показывает
направление распространения волны (переноса энергии).
По виду волновой поверхности бывают:
- сферические;
- плоские и т.д.
Для сферической волны амплитуда колебаний и энергия через
единицу поверхности уменьшаются с ростом расстояния от
источника, при этом амплитуда уменьшается обратно
пропорционально расстоянию от точки наблюдения до источника,
а энергия – обратно пропорционально квадрату этого расстояния.
Для плоской волны — амплитуда колебаний и энергия через
единицу площади поверхности не меняются при отсутствии
трения.