Основные характеристики и свойства волн

Частицы воды движутся просто по чрезвычайно маленькому кругу, когда проходит волна. Водяные волны обрамлены связью между планетой, Луной и, следовательно, Солнцем. Кроме того, ветер, проходящий через внешний слой водоемов, таких как ручьи и моря, является оправданием возникновения волн на воде. Ветер заставляет волны двигаться в океане, и поэтому энергия доставляется к береговой линии. Развитие поверхностных вод редко влияет на несвежие глубинные воды морей.

Распространение в однородных средах

Стоячая электромагнитная волна состоит из двух стоячих волн – магнитной и электрической, колебания которых сдвинуты по фазе на . Все сказанное о стоячих волнах в упругих средах относится и к электромагнитным волнам. В этом случае, однако, волна характеризуется не одним вектором, а двумя взаимно перпендикулярными векторами Е и Н. Плоскость, в которой происходит колебание вектора Е называют плоскостью поляризации линейно поляризованной волны, а плоскость колебаний вектора Н – плоскостью колебаний. Такие волны называются плоско (или линейно) поляризованными волнами. По форме волновых поверхностей волны могут быть плоские, эллиптические, сферические и т.д..

По размерам распространения

• Волны в физике определяются как колебания, «распространяющиеся» в пространстве не мгновенно, а с некоторой характерной для них скоростью.
• Субъективные характеристики звука (громкость, высота, тембр) обусловлены особенностями слуха человека, поэтому их называют физиологическими.
• Уравнения бегущей и отраженной волн и волновое уравнение представлены для случая одного измерения, т.е.
• Простые продольные колебания – это процесс распространения в пространстве областей сжатий и растяжений среды.

Для первой разновидности требуется материальная основа, в которой энергия передается от одних колеблющихся точек другим. Суперпозиция двух или нескольких волн приводит к тому, что результирующее колебание теряет свой привычный вид. В определенных ситуациях его энергия не будет передаваться соседним зонам, а сконцентрируется в ограниченном пространстве. Подобная разновидность колебательных процессов называется «стоячей» волной.

Основные характеристики и свойства волн

Также при распространении волны в метастабильной среде удаётся в определённых случаях добиться групповой скорости, превышающей скорость света в среде, как например при распространении света в сероуглероде. Волны любого происхождения распространяются в пространстве не мгновенно, а с определенной скоростью. Например, можно увидеть, как чайка летит над морем будто все время над одним гребнем волны. В этом случае скорость полета чайки равна скорости распространения волны. Закрепим один конец длинного резинового шнура и легонько заставим шнур колебаться. Чем сильнее колеблется шнур, тем больше скорость распространения волны.

• Он состоит в том, что в линейной среде волны от разных источников распространяются независимо, и накладываясь, не изменяют друг друга.
• Крутые волны незрелые и, возможно, создаются ближним ветром.
• Более строгий анализ учитывает отклонение профиля волны от гармонического, в этом случае также могут наблюдаться потоки частиц среды, индуцированные волнами.
• В таких точках пространства будет наблюдаться устойчивое ослабление колебаний частиц.
• Наблюдателю только кажется, что колебания распространяются во все стороны.

Дифракция

Переход к квантовым представлениям о природе волн. Современные эксперименты по квантовым волнам. Еще древнегреческие философы, такие как Пифагор и Аристотель, изучали свойства звука и выдвигали гипотезы о его распространении. Однако первые количественные опыты появились лишь в XVII веке.

Источниками волн могут служить любые внешние воздействия, выводящие волновую систему (среду, поле) из состояния равновесия; при этом возбуждаемые волны уносят с собой энергию, расходуемую источником. Колеблющееся в упругой среде тело излучает акустические волны, источником электромагнитных волн являются переменные токи, т. Ускоренно движущиеся заряды, например электрический диполь с периодически изменяющимся во времени дипольным моментом. В общем случае энергия излучения распределяется по различным направлениям неравномерно. Землетрясение, извержение вулкана или затопленные оползни будут перемещать большое количество океанской воды, образуя большой движущийся гребень. Цунами может быть японским словом, означающим «волны в гавани».

Более сложные дисперсионные соотношения характеризуют свойства волн в упругих волноводах, то есть волноводах образованных идеальными упругими телами. В них возможно формирование волн, которые имеют противоположные знаки групповой и фазовой скорости. Наиболее привычными с древнейших времён волны боллинджера являются волны на поверхности жидкости, для которых характерно перемещение колебаний её уровня, хотя сама жидкость в целом может оставаться неподвижной. Продольная и поперечная волны.твёрдых средах могут существовать также и поперечные волны, в которых смещения происходят поперёк направления распространения волны (рис. 1б). Такие волны обоих типов, пронизывающие всю толщу Земли, возникают при землетрясениях. Поперечными являются и изгибные волны в струнах и стержнях.

2.6. Волновое уравнение

Которое справедливо для любой бегущей электромагнитной волны независимо от формы ее волновых поверхностей. Векторы Е и Н поля электромагнитной волны взаимно перпендикулярны друг другу. Вектор скорости волны и векторы Е и Н образуют правую тройку векторов (Рисунок 2.1.4).

Параметры волновых пакетов

При этом параметры колебаний заметно изменяются (их длительность, в частности), что в прозрачных средах воспринимается визуально как «преломление» волн. В качестве примера поперечной волны, как правило, рассматриваются уже упоминавшиеся ранее колебания участков водной поверхности. Они образуются вследствие падения на нее тяжелого предмета, способного создать начальный энергетический импульс. Среди известных колебательных процессов выделяются две разновидности, получившие название «поперечных» и «продольных» волн. В образованиях первого типа возбужденные материальные частицы колеблются перпендикулярно направлению кажущегося перемещения, а во втором случае – вдоль линии распространения начального импульса.

На таких расстояниях понятие групповой скорости уже теряет физический смысл. Первым признаком приближения потока является быстрый уход воды из прибрежного пространства, сопровождаемый ужасающими волнами. На самом деле, как только это произошло на побережье, вместо людей, стремящихся к статусу, они начали собираться на берегу, чтобы проверить чудо.

Геометрическое место точек, колеблющихся в фазе, называется волновой поверхностью. Геометрическое место точек, до которого к некоторому моменту времени дошел колебательный процесс, называется волновым фронтом. Фазовая скорость упругих продольных волн в твердом теле равна Для волнового процесса характерна периодичность по времени и по пространству.

Это уравнение можно получить из условия максимума амплитуды Устойчивая интерференционная картина возникает только при наложении таких волн, которые имеют одинаковую частоту, постоянную во времени разность фаз в каждой точке пространства. Волны, удовлетворяющие этим условиям и источники, создающие такие волны, называются когерентными. Плоские синусоидальные волны, частоты которых одинаковы, когерентны всегда. Волновой фронт – частный случай волновой поверхности. Они проходят через положения равновесия частиц среды, которые колеблются в одинаковой фазе.