Билет 23 1. Сложение колебаний одного направления. Сложение взаимно перпендикулярных колебаний.
Если колебательная система одновременно участвует в двух (или более) независимых колебательных движениях, возникает задача - найти результирующее колебание. В случае однонаправленных колебаний под этим понимается нахождение уравнения результирующего колебания; в случае взаимно перпендикулярных колебаний - нахождение траектории результирующего колебания.
Метод векторных диаграмм. Рассмотрим вращающийся против часовой стрелки с постоянной угловой скоростью w вектор А. Очевидно, что угол  где  - начальный угол.
Проекции вектора А на оси координат запишутся:
 ,
 .
Видно, что проекции вращающегося вектора на оси координат по форме совпадают с уравнением гармонических колебаний, если угловой скорости вектора сопоставить угловую частоту колебаний, а начальному углу - начальную фазу.
Проводя аналогию дальше, можно сказать, что результат сложения двух однонаправленных колебаний можно получить следующим путем: необходимо сложить два вектора, а проекции суммарного вектора на оси координат будут являться уравнениями результирующего колебания. Рассмотрим этот метод на примере сложения двух колебаний с произвольными частотами. Пусть наше тело участвует в двух совпадающих по направлению колебаниях:
 ,
 .
Сопоставим этим колебаниям два вектора А1 и А2, вращающихся с соответствующими угловыми скоростями.
Сопоставляем колебаниям проекции векторов на ось y. Задача сложения колебаний сводится к нахождению проекции вектора А на ось  (амплитуда результирующего колебания) и угла  (фаза результирующего колебания).
Из очевидных геометрических соображений находим:
 ,
 .
Отметим, что в общем случае сложения колебаний с разными частотами амплитуда результирующего колебания будет зависеть от времени. Если же частоты одинаковы, то  , то есть зависимость от времени исчезает. На языке векторной диаграммы это означает, что складываемые векторы при своем вращении не меняют своего относительного положения. В этом случае формулы для амплитуды и фазы результирующего колебания запишутся так:
 ,
 ,
 .
Рассмотрим сложение двух однонаправленных колебаний с неравными, но близкими частотами, то есть  , и пусть для определенности  . Для простоты пусть начальные фазы и амплитуды этих колебаний равны. В результате сложения двух колебаний
 ,
 .
получим уравнение суммарного колебания:
 .
Полученное результирующее колебание не является гармоническим; такого вида колебания носят название биений, название понятно, если посмотреть на график колебаний.
Величина, стоящая перед синусом, меняется со временем относительно медленно, так как разность частот мала. Эту величину условно называют амплитудой биений, а разность складываемых частот  - частотой биений (циклической).
При сложении взаимно перпендикулярных колебаний необходимо найти уравнение траектории тела, то есть из уравнений колебаний типа  ,  исключить  и получить зависимость типа  .
Например, сложим два колебания с одинаковыми частотами:
 ,
 .
исключив время, получим:
В общем случае это - уравнение эллипса. При  - окружность, при  (m - целое) - отрезок прямой.
Вид траектории при сложении взаимно перпендикулярных колебаний зависит от соотношения амплитуд, частот и начальных фаз складываемых колебаний. Получающиеся кривые носят название фигур Лиссажу.
2. Частица в потенциальной яме с бесконечными стенками. Квантование энергии. 3. Задача. Угол между главными плоскостями поляризатора и анализатора равен 45°. Во сколько раз уменьшится интенсивность света, выходящего из анализатора, если угол увеличивать до 60°?
Дано:
α1=45°
α2=60°
|
Интенсивность света, прошедшего через поляризатор
 (1)
где I0 – интенсивность естественного света, падающего на поляризатор. Интенсивность необыкновенного пучка света, вышедшего из анализатора, определяется законом Малюса
 (2)
где α – угол между плоскостями пропускания поляризатора и анализатора. Подставляя выражение (1) в формулу (2) получим
 (3)
Если увеличить угол между плоскостями поляризатора и анализатора до α2, то интенсивность света, вышедшего из анализатора, составит
 (4)
Поделив почленно выражения (3) и (4) определим уменьшение интенсивности
|
Найти:
| |
Скачать 1.74 Mb.