Волны Большая российская энциклопедия

Математические формулы для нахождения скорости движущегося автомобиля и кажущегося «распространения» колебаний практически полностью совпадают. Только в расчетах, касающихся волнового процесса, вместо расстояния «L» используется длина волны или период колебаний «T». На любое тело, расположенное в пределах распространения звуковой волны, действует периодическая сила, частота которой равна частоте волны. Под действием этой силы тело начинает совершать вынужденные колебания. Если частота собственных колебаний тела сов падает с частотой звуковой волны, то амплитуда колебаний тела увеличивается и оно начинает издавать звук — наблюдается акустический резонанс.

Бегущие волны, фазовая и групповая скорости

• Если известно положение фронта волны в некоторый момент времени и скорость волны , то его положение в последующий момент времени можно определить на основе принципа Гюйгенса.
• Если же источник движется, то частота волн, принимаемых неподвижным наблюдателем, зависит от направления движения источника.
• Поперечными являются и изгибные волны в струнах и стержнях.

При достаточно больших амплитудах волн начинают проявляться различные нелинейные эффекты (см. статьи Нелинейная оптика, Нелинейная акустика). Подобная нелинейная трансформация акустической волны приводит к образованию ударной волны, а первоначально синусоидальный профиль на некотором расстоянии становится пилообразным (рис. 5). Если – давление и плотность невозмущенной среды (среды, по которой не проходит волна), а – давление и плотность среды при распространении в ней волнового процесса, то величина называется избыточным давлением.

Дифракция

Волноводы широко применяются в радио- и оптическом диапазонах, а также в акустике. Используя несколько хорошо отражающих поверхностей, можно создавать резонаторы, волновое поле которых замкнуто в ограниченном объёме. При идеально проводящих зеркалах на их поверхностях оказываются узлы электрического поля, поэтому внутри такого резонатора могут существовать лишь волны с дискретными значениями волнового числа. В линейных диспергирующих системах форма огибающей волны остаётся неизменной только на ограниченных расстояниях. На больших расстояниях начинаются искажения; в частности, короткие импульсы начинают расплываться, т. Разные спектральные составляющие сигнала распространяются с различной скоростью.

Для характеристики продольных волн в жидкости или газе используют понятие избыточного давления. Избыточное давление равно разности между давлением в данный момент времени, когда по среде проходит волна, и равновесным, когда возмущений в среде нет. Уравнением упругой волны называется зависимость от координат и времени скалярных или векторных величин, характеризующих колебания среды при прохождении по ней волны. Если известно положение фронта волны в некоторый момент времени и скорость волны , то его положение в последующий момент времени можно определить на основе принципа Гюйгенса.

2.6. Волновое уравнение

Дифракция – это способность волн огибать препятствия и распространяться в области геометрической тени. Дифракция наблюдается, когда размеры препятствия сравнимы с длиной волны. Чем меньше длина волны, тем меньший эффект дифракции. Также различают плоские, сферические и цилиндрические волны. Электромагнитными волнами называются возмущения электромагнитного поля (т.е. переменное электромагнитное поле), распространяющиеся в пространстве. Интенсивность волны измеряется энергией, переносимой волной в единицу времени через единичную площадь (расположенную перпендикулярно направлению распространению волны).

Что же такое волна и каковы причины возникновения волн

Волна явилась последствием землетрясения и привлекла внимание вблизи западной границы острова, поэтому мощность сейсмического толчка составила 9 баллов по порядковой серии. Индия, Индонезия, штаты и азиатские страны были лишь немногими из наций, где происходило наибольшее уничтожение. Поток может представлять собой последовательность волн высотой более ста футов. Поток, обрушившийся на побережья Южной и Юго-Восточной Азии 26 декабря 2004 года в Индийском океане, причинил огромный ущерб.

Ветер нарушает равновесие морской поверхности, кажется, что море надвигается на берег, но это не так. Не перемещаются по полю колосья, когда «волнуется» нива, они только наклоняются и опять выпрямляются. Вслед за кораблем или лодкой всегда возникает типичная картина волн. Дифракция ограничивает предельные возможности различных устройств, использующих волновое излучение, причём естественным масштабом, определяющим эти пределы, является длина волны. Так, слаборасходящийся волновой пучок возможен лишь, если его ширина намного превышает λλλ. Различные фокусирующие устройства (линзы, зеркала и их комбинации) не могут сфокусировать излучение в область размером, меньшим λ.λ.λ.

Учтем, волны боллинджера что в изотропной среде лучи перпендикулярны фронту и имеют вид прямых линий. Тогда уравнение бегущей волны, полученное выше, есть уравнение плоской бегущей волны, т.е. Так, для волн в твердом теле такой величиной является смещение от положения равновесия любой точки тела в произвольный момент времени.

2.7. Скорость и ускорение колеблющейся точки. Относительное смещение точек среды

Так, поступающая от Солнца на Землю энергия переносится в основном электромагнитными волнами различного диапазона. Благодаря световому и радиоизлучению мы получаем информацию об удалённых космических объектах, в том числе находящихся «на краю Вселенной». Волновой характер имеют электрические импульсы, распространяющиеся по нервным волокнам живых организмов (см. статью Нервный импульс). Микрообъекты, изучаемые в квантовой физике, обладают свойствами не только частиц, но и волн (см. статьи Корпускулярно-волновой дуализм, Волны де Бройля).

Поляризация

Размер и состояние волн раскрывают их место для начала. Крутые волны незрелые и, возможно, создаются ближним ветром. Постепенные волны начинаются из дальних точек, предположительно с другой стороны экватора. По сути, как только глубина воды не составляет точно около пяти сотых частоты волны, волна разбивается. Самые большие волны отслеживаются в открытом море. Волны заставляют его увеличиваться, поскольку они движутся и сохраняют энергию от бриза.

На практике монохроматические волны встречаются очень редко. Максимально приближаются к монохроматическому излучение лазера, мазера, радиоантенны. Условием монохроматичности является удалённость области рассмотрения от переднего фронта волны, а также характер излучения источника. Если источник некогерентный, излучение состоит из наложения большого числа отрезков волн. Для описания когерентности сигнала вводится понятие время когерентности и длина когерентности. При предельном переходе к динамической системе с распределёнными параметрами в идеальном случае амплитуды возрастают до бесконечности.

Поэтому если фазовая скорость в среде без дисперсии оказывается большей или меньшей скорости света, то такое же значение будет принимать и групповая скорость. Считается, что физические волны не переносят материю. Однако, строго говоря, это утверждение справедливо для линейных волн (гармонических волн бесконечно малой амплитуды). Для волн конечной амплитуды начинают проявляться нелинейные эффекты, которые могут приводить к появлению дрейфа вещества. Более строгий анализ учитывает отклонение профиля волны от гармонического, в этом случае также могут наблюдаться потоки частиц среды, индуцированные волнами.

Излучение волн и эффект Доплера

• В этот период были проведены первые научные эксперименты по измерению скорости звука (Мерсенн, Гассенди), открыты явления интерференции и дифракции света.
• Величина есть максимальное значение избыточное давление (амплитуда избыточного давления).
• Вслед за кораблем или лодкой всегда возникает типичная картина волн.

Важным частным случаем волн являются линейные волны, для которых справедлив принцип суперпозиции. Многообразие волновых процессов приводит к тому, что никаких абсолютных общих свойств волн выделить не удаётся. Одним из часто встречающихся признаков волн считается близкодействие, проявляющееся во взаимосвязи возмущений в соседних точках среды или поля, однако в общем случаеуточнить может отсутствовать и оно. В зависимости от особенностей среды, в которой распространяются волновые колебания, они подразделяются на механические и электромагнитные подвиды.