Вопросы для защиты лабораторной 1 - Колебания и волны. Поперечные и продольные упругие волны, условия их возникновения

• Название: Поперечные и продольные упругие волны, условия их возникновения
• Дата: 02.06.2019
• Размер: 17.79 Kb.
• Имя файла: Вопросы для защиты лабораторной 1 - Колебания и волны.docx
• Тип: Документы; #80006

Колебания и волны

1. 
   Поперечные и продольные упругие волны, условия их возникновения:
   

Упругие волны — это возмущения, распространяющиеся в твердой, жидкой и газообразной средах благодаря действию в них сил упругости.

Необходимым условием для их появления является возникновение в момент возмущения среды препятствующих ему сил, в частности, упругости. Они стремятся сблизить соседние частицы, когда они расходятся, и оттолкнуть их друг от друга в момент сближения. Силы упругости, действуя на удаленные от источника возмущения частицы, начинают выводить их из равновесия. Со временем все частички среды вовлекаются в одно колебательное движение.

Продольные – колебания среды происходят вдоль направления распространения волн, при этом возникают области сжатия и разрежения среды. возникают в любой среде (жидкости, в газах, в тв. телах).

Поперечные – колебания среды происходят перпендикулярно направлению их распространения, при этом происходит сдвиг слоев среды. возникают только в твердых телах.

2. 
   Скорость волны:
   

Продольной:

Поперечной: , где G - модуль сдвига среды

Через длину:

3. 
   Длина волны:
   

Длина волны - это расстояние между ближайшими точками, колеблющимися в одинаковых фазах.

4. 
   Циклическое волновое число:
   

Волновое число — это отношение 2π радиан к длине волны.

5. 
   Уравнение плоской волны:
   

6. 
   Волновые поверхности:
   

Волновая поверхность – геометрическое место точек колеблющихся в одной фазе.

Фронт волны – пограничная волновая поверхность отделяющей среду возмущенную от среды невозмущенной.

По форме волновые поверхности:

-плоские

-сферические

-цилиндрические

Волновые поверхности плоских волн – совокупность параллельных плоскостей, перпендикулярных направлению распространения волны.

Для сферических волн, волновая поверхность - это концентрическая сфера.

7. 
   Плоские и сферические волны:
   

Волновые поверхности плоских волн – совокупность параллельных плоскостей, перпендикулярных направлению распространения волны.

Волны, у которых волновая поверхность плоская, называют плоскими волнами.

Уравнение плоской волны:



Для сферических волн, волновая поверхность - это концентрическая сфера.

Уравнение сферической волны:

8. 
   Электромагнитная волна, условие и схема её возникновения:
   

Процесс распространения переменных магнитного и электрического полей и есть электромагнитная волна.

Изменения магнитного поля происходят при изменении силы тока в проводнике, а сила тока в проводнике изменяется при изменении скорости движения электрических зарядов в нем, т. е. при движении зарядов с ускорением. Следовательно, электромагнитные волны должны возникать при ускоренном движении электрических зарядов.

9. 
   Скорость и длина электромагнитной волны в вакууме и различных средах:
   

Скорость распространения электромагнитных волн в вакууме по расчетам Максвелла должна быть равной примерно 300 000 км/с.

– в вакууме

- в веществе

n – показатель преломления вещества

– скорость распространения волны в веществе

10. 
    Показатель преломления среды:
    

Показатель преломления (абсолютный показатель преломления) вещества — величина, равная отношению фазовых скоростей света (электромагнитных волн) в вакууме и в данной среде -

11. 
    Амплитуда колебаний при сложении двух гармонических колебаний с одинаковыми частотами, совершающихся вдоль одной прямой:
    

или



Т.к.

12. 
    Стоячая волна как частный случай интерференции:
    

Частным случаем интерференции волн являются стоячие волны. Они образуются в результате наложения двух бегущих синусоидальных волн, которые распространяются навстречу друг другу и имеют одинаковые частоты, амплитуды и направления колебаний. Обычно это происходит при отражении бегущей волны от препятствия. Рассмотрим простейший случай, когда прямая и обратная волны распространяются вдоль оси х и описываются формулами:

13. 
    Амплитуда стоячей волны:
    

Аст(х) – амплитуда стоячей волны, в отличие от амплитуды бегущей волны, является функцией только координаты.

14. 
    Узлы и пучности стоячей волны:
    

Пучность — участок стоячей волны, в котором колебания имеют наибольшую амплитуду. Противоположностью пучности является узел — участок волны, в котором амплитуда колебаний минимальна.

Пучность стоячей волны -

Узел стоячей волны -