Основные свойства волн

Основными свойствами волн являются:

1) поглощение;

2) рассеяние;

3) отражение;

4) преломление;

5) интерференция;

6) дифракция;

7) дисперсия;

8) поляризация.

Следует заметить, что волновую природу любого процесса доказывают явления интерференции и дифракции.



Рассмотрим некоторые свойства волн более подробно:

1.Образование стоячих волн

При наложении прямой и отраженной бегущих волн возникает стоячая волна. Она называется стоячей, так как, во-первых, узлы и пучности в пространстве не перемещаются, во-вторых, она не переносит энергию в пространстве.

Стоячая волна образуется устойчивая, если на длине L укладывается целое число полуволн.

стоячая волна

пример упругого тела (струна) Любое упругое тело (например, струна) при свободных колебаниях имеет основной тон и обертоны. Чем больше обертонов имеет упругое тело, тем красивее оно звучит.

Примеры применения стоячих волн:

- духовые музыкальные инструменты (орган, труба)

- струнные музыкальные инструменты (гитара, пианино, скрипка)

- камертоны


2.Интерференция волн

Интерференция волн - устойчивое распределение с течением времени амплитуды колебаний в пространстве при наложении когерентных волн.

Примечание. Волны можно считать когерентными, если:

- они имеют одинаковые частоты;

- сдвиг по фазе волн, пришедших в данную точку, величина постоянная, то есть не зависит от времени.

устойство для получения интерференции

В данной точке при интерференции наблюдается минимум, если разность хода волн равна нечетному числу полуволн.

В данной точке при интерференции наблюдается максимум, если разность хода волн равна четному количеству полуволн или целому числу длин волн.

При интерференции происходит перераспределение энергии волн, то есть в точку минимума она почти не поступает, а в точку максимума её поступает больше.


3.Дифракция волн.

Волны способны огибать препятствия. Так, морские волны свободно огибают выступающий из воды камень, если его размеры меньше длины волны или сравнимы с ней. За камнем волны распространяются так, как если бы его не было совсем. Точно так же волна от брошенного в пруд камня огибает торчащий из воды прутик. Только за препятствием большого, по сравнению с длиной волны, размера образуется "тень": волны за препятствие не проникают.

Способностью огибать препятствия обладают и звуковые волны. Вы можете слышать сигнал машины за углом дома, когда самой машины не видно. В лесу деревья заслоняют ваших товарищей. Чтобы их не потерять, вы начинаете кричать. Звуковые волны, в отличие от света, свободно огибают стволы деревьев и доносят ваш голос до товарищей.

итак, ДИФРАКЦИЯ - явление нарушения закона прямолинейного распространения волн в однородной среде или огибание препятствий волнами.

На пути волны экран с щелью:

Дифракция  не наблюдается Длина щели много больше длины волны. Дифракция не наблюдается.
Дифракция наблюдается Длина щели соизмерима с длиной волны. Дифракция наблюдается.



На пути волны преграда:

Дифракция не наблюдается Размер преграды много больше длины волны. Дифракция не наблюдается.
Дифракция наблюдается Размер преграды соизмерим с длиной волны. Дифракция наблюдается (волна огибает препятствие).

УСЛОВИЕ НАБЛЮДЕНИЯ ХОРОШЕЙ ДИФРАКЦИИ: длина волны соизмерима с размерами препятствия, щели или преграды.

Назад