Главная › Физика › Волны

Волны

Волна — это распространение колебаний в пространстве с течением времени.

В поперечной механической волне частицы среды испытывают смещение в направлении, перпендикулярном направлению распространения волны (волна в струне).
В электромагнитной волне вектор напряженности электрического поля и вектор магнитной индукции расположены перпендикулярно скорости, волна считается поперечной.

В продольной механической волне частицы среды испытывают смещение в том же направлении, что и направлению распространения волны (звуковая волна).

Длина волны   \lambda — ближайшее расстояние между точками волны, колеблющимися в одной фазе (например, расстояние между гребнями или впадинами волны).

Период колебания волны   T — время, за которое волна проходит расстояние равное длине волны.

    \[T=\frac{1}{\nu}=\frac{2\pi}{\omega}\qquad_{(20.1)}\]

Частота волны   \nu — количество гребней волны, которое проходит мимо неподвижного наблюдателя за 1 сек.

    \[\nu=\frac{1}{T}=\frac{\omega}{2\pi}\qquad_{(20.2)}\]

Скорость волны — это скорость распространения возмущений в среде, она равна скорости движения гребня или впадины волны.

    \[ v=\frac{\lambda}{T}= \lambda \cdot \nu \qquad_{(20.3)}\]

Скорость электромагнитной волны (света) в вакууме:

    \[ c=\frac{\lambda}{T}= \lambda \cdot \nu \qquad_{(20.4)}\]

где   c = 3 · 108 м/с — скорость электромагнитной волны (света) в вакууме.

Скорость и длина электромагнитной волны (света) зависит от среды, в которой она распространяется. При переходе из вакуума в среду с показателем преломления   n  скорость электромагнитной волны и длина волны уменьшаются в   n  раз, а частота не изменяется:

    \[ c_n =\frac{c}{n}; \;\; \lambda_n =\frac{\lambda}{n}; \;\; \nu = const \qquad_{(20.5)}\]

где   c_n — скорость электромагнитной волны в среде,   \lambda_n — длина электромагнитной волны в среде.

    \[ c_n=\frac{\lambda_n}{T}= \lambda_n \cdot \nu \qquad_{(20.6)}\]

Эффект Допплера — изменение частоты и длины волны излучения, воспринимаемое приёмником (наблюдателем), вследствие движения источника или приёмника.

Частота звуковых волн при движении приемника и/или источника волн:

    \[ \nu = \nu_0 \cdot \frac{v_B \pm v_{\Pi}}{v_B \mp v_{i}} \qquad_{(20.7)}\]

где   \nu_0 — частота волн при неподвижных источнике и приемнике излучения,
v_B — скорость волны в среде,
v_{\Pi} — скорость приемника относительно среды, перед которой ставится знак «+» при движении к источнику и «-» при движении от источника,
v_{i} — скорость источника излучения относительно среды, перед которой ставится знак «-» при движении к источнику  и «+» при движении от источника.

Частота электромагнитных волн при движении приемника и/или источника волн:

    \[ \nu = \nu_0 \cdot \frac{\sqrt{1 - \frac{v^2}{c^2}}}{1 + \frac{v}{c} \cdot \cos{\varphi} } \qquad_{(20.8)}\]

где   v — скорость источника относительно приемника излучения,   c — скорость света,   \varphi — угол между направлением на источник и вектором скорости в системе отсчёта приёмника.

Волна — это распространение колебаний в пространстве с течением времени.

В поперечной механической волне частицы среды испытывают смещение в направлении, перпендикулярном направлению распространения волны (волна в струне).
В электромагнитной волне вектор напряженности электрического поля и вектор магнитной индукции расположены перпендикулярно скорости, волна считается поперечной.

В продольной механической волне частицы среды испытывают смещение в том же направлении, что и направлению распространения волны (звуковая волна).

Длина волны   \lambda — ближайшее расстояние между точками волны, колеблющимися в одной фазе (например, расстояние между гребнями или впадинами волны).

Период колебания волны   T — время, за которое волна проходит расстояние равное длине волны.

    \[T=\frac{1}{\nu}=\frac{2\pi}{\omega}\qquad_{(20.1)}\]

Частота волны   \nu — количество гребней волны, которое проходит мимо неподвижного наблюдателя за 1 сек.

    \[\nu=\frac{1}{T}=\frac{\omega}{2\pi}\qquad_{(20.2)}\]

Скорость волны — это скорость распространения возмущений в среде, она равна скорости движения гребня или впадины волны.

    \[ v=\frac{\lambda}{T}= \lambda \cdot \nu \qquad_{(20.3)}\]

Скорость электромагнитной волны (света) в вакууме:

    \[ c=\frac{\lambda}{T}= \lambda \cdot \nu \qquad_{(20.4)}\]

где   c = 3 · 108 м/с — скорость электромагнитной волны (света) в вакууме.

Скорость и длина электромагнитной волны (света) зависит от среды, в которой она распространяется. При переходе из вакуума в среду с показателем преломления   n  скорость электромагнитной волны и длина волны уменьшаются в   n  раз, а частота не изменяется:

    \[ c_n =\frac{c}{n}; \;\; \lambda_n =\frac{\lambda}{n}; \;\; \nu = const \qquad_{(20.5)}\]

где   c_n — скорость электромагнитной волны в среде,   \lambda_n — длина электромагнитной волны в среде.

    \[ c_n=\frac{\lambda_n}{T}= \lambda_n \cdot \nu \qquad_{(20.6)}\]

Эффект Допплера — изменение частоты и длины волны излучения, воспринимаемое приёмником (наблюдателем), вследствие движения источника или приёмника.

Частота звуковых волн при движении приемника и/или источника волн:

    \[ \nu = \nu_0 \cdot \frac{v_B \pm v_{\Pi}}{v_B \mp v_{i}} \qquad_{(20.7)}\]

где   \nu_0 — частота волн при неподвижных источнике и приемнике излучения,
v_B — скорость волны в среде,
v_{\Pi} — скорость приемника относительно среды, перед которой ставится знак «+» при движении к источнику и «-» при движении от источника,
v_{i} — скорость источника излучения относительно среды, перед которой ставится знак «-» при движении к источнику  и «+» при движении от источника.

Частота электромагнитных волн при движении приемника и/или источника волн:

    \[ \nu = \nu_0 \cdot \frac{\sqrt{1 - \frac{v^2}{c^2}}}{1 + \frac{v}{c} \cdot \cos{\varphi} } \qquad_{(20.8)}\]

где   v — скорость источника относительно приемника излучения,   c — скорость света,   \varphi — угол между направлением на источник и вектором скорости в системе отсчёта приёмника.