Malaking encyclopedia ng langis at gas. Pagpapalaganap ng mga panginginig ng boses sa daluyan

Isaalang-alang ang eksperimento na ipinakita sa Larawan 69. Ang isang mahabang spring ay nasuspinde mula sa mga thread. Mag-welga gamit ang isang kamay sa kaliwang dulo (Larawan 69, a). Mula sa epekto, maraming mga liko ng tagsibol ang lumalapit sa bawat isa, isang nababanat na puwersang lumabas, sa ilalim ng pagkilos kung saan nagsisimulang mag-iba ang mga liko. Habang pinapasa ng pendulum ang posisyon ng balanse sa paggalaw nito, sa gayon ang mga pag-ikot, pag-bypass sa posisyon ng balanse, ay patuloy na magkakaiba. Bilang isang resulta, ang ilang mga rarefaction ay nabuo na sa parehong lugar ng tagsibol (Larawan 69, b). Sa pamamagitan ng isang ritmo na epekto, ang mga coil sa dulo ng tagsibol ay pana-panahon na lalapit, pagkatapos ay lumayo mula sa bawat isa, na gumagawa ng mga oscillation malapit sa kanilang posisyon ng balanse. Ang mga panginginig na ito ay unti-unting maililipat mula sa likid papunta sa likid sa buong tagsibol. Ang pampalapot at rarefaction ng mga liko ay magkakalat sa tagsibol, tulad ng ipinakita sa Larawan 69, f.

Bigas 69. Ang paglitaw ng isang alon sa tagsibol

Sa madaling salita, ang isang kaguluhan ay kumakalat sa tagsibol mula sa kaliwang dulo hanggang sa kanan, ibig sabihin, isang pagbabago sa ilang mga pisikal na dami na naglalarawan sa estado ng daluyan. Sa kasong ito, ang pagkakagambala na ito ay isang pagbabago sa paglipas ng panahon sa nababanat na puwersa sa tagsibol, ang pagbilis at bilis ng paggalaw ng mga oscillating coil, at ang kanilang pag-aalis mula sa posisyon ng balanse.

• Ang mga kaguluhan na kumakalat sa kalawakan, paglayo mula sa lugar na pinagmulan, ay tinatawag na alon

Sa kahulugan na ito, pinag-uusapan natin ang tungkol sa tinatawag na mga naglalakbay na alon. Ang pangunahing pag-aari ng mga naglalakbay na alon ng anumang kalikasan ay sila, kumakalat sa kalawakan, naglilipat ng enerhiya.

Kaya, halimbawa, ang mga oscillating coil ng isang spring ay may lakas. Nakikipag-ugnay sa mga kalapit na coil, inililipat nila ang bahagi ng kanilang lakas sa kanila, at isang mekanikal na kaguluhan (pagpapapangit) na kumakalat sa tagsibol, iyon ay, nabuo ang isang naglalakbay na alon.

Ngunit sa parehong oras, ang bawat likaw ng spring ay nag-oscillate tungkol sa posisyon ng balanse nito, at ang buong tagsibol ay nananatili sa kanyang orihinal na lugar.

Kaya, Ang paglipat ng enerhiya ay nangyayari sa isang paglalakbay na alon nang walang paglilipat ng bagay.

Sa paksang ito, isasaalang-alang lamang namin ang nababanat na mga alon sa paglalakbay, isang espesyal na kaso na kung saan ay tunog.

• Ang nababanat na alon ay mga kaguluhan sa mekanikal na nagpapalaganap sa isang nababanat na daluyan

Sa madaling salita, ang pagbuo ng nababanat na mga alon sa isang daluyan ay sanhi ng paglitaw ng mga nababanat na pwersa dito, sanhi ng pagpapapangit. Halimbawa, kung pinindot mo ang isang metal na katawan ng martilyo, pagkatapos ay lilitaw ang isang nababanat na alon dito.

Bilang karagdagan sa nababanat na mga alon, may iba pang mga uri ng mga alon, halimbawa, mga electromagnetic na alon (tingnan ang § 44). Ang mga proseso ng alon ay matatagpuan sa halos lahat ng mga lugar ng mga pisikal na phenomena, kaya't ang kanilang pag-aaral ay may malaking kahalagahan.

Nang lumitaw ang mga alon sa tagsibol, ang mga oscillation ng mga coil nito ay naganap kasama ang direksyon ng paglaganap ng alon dito (tingnan ang Larawan 69).

• Ang mga alon kung saan nagaganap ang mga oscillation kasama ang direksyon ng kanilang paglaganap ay tinatawag na mga paayon na alon

Bilang karagdagan sa mga paayon na alon, mayroon ding mga nakahalang alon. Isaalang-alang ang karanasang ito. Ang Larawan 70, isang ay nagpapakita ng isang mahabang goma, na ang isang dulo nito ay naayos. Ang kabilang dulo ay na-vibrate sa isang patayong eroplano (patayo sa pahalang na matatagpuan na kurdon). Dahil sa nababanat na pwersa sa kurdon, ang mga panginginig ay kumakalat sa kahabaan ng kurdon. Ang mga alon ay lumitaw dito (Larawan 70, b), at ang mga oscillation ng mga maliit na butil ng cord ay nangyayari na patayo sa direksyon ng paglaganap ng alon.

Bigas 70. Ang paglitaw ng mga alon sa kurdon

• Ang mga alon kung saan nagaganap ang mga oscillation patayo sa direksyon ng kanilang paglaganap ay tinatawag na mga shear waves

Ang paggalaw ng mga maliit na butil ng isang daluyan kung saan ang parehong nakahalang at paayon na mga alon ay nabuo ay maaaring malinaw na maipakita gamit ang isang machine ng alon (Larawan 71). Ang Larawan 71, isang ay nagpapakita ng isang paggugupit alon, at ang Larawan 71, b ay nagpapakita ng isang paayon. Ang parehong mga alon paglalakbay pahalang.

Bigas 71. Transverse (a) at paayon (b) mga alon

Mayroon lamang isang hilera ng mga bola sa makina ng alon. Ngunit, sa pagmamasid sa kanilang paggalaw, maaaring maunawaan ng isang tao kung paano kumakalat ang mga alon sa tuluy-tuloy na media na pinalawig sa lahat ng tatlong mga direksyon (halimbawa, sa isang tiyak na dami ng solid, likido o gas na sangkap).

Upang gawin ito, isipin na ang bawat bola ay bahagi ng isang patayong layer ng sangkap, na matatagpuan patayo sa eroplano ng pagguhit. Mula sa Larawan 71, isang makikita na sa paglaganap ng isang nakahalang alon, ang mga layer na ito, tulad ng mga bola, ay lilipat kaugnay sa bawat isa, na nanginginig sa patayong direksyon. Samakatuwid, ang nakahalang mechanical na alon ay mga shear wave.

At ang mga paayon na alon, tulad ng makikita mula sa Larawan 71, b, ay ang mga alon ng compression at rarefaction. Sa kasong ito, ang pagpapapangit ng mga layer ng daluyan ay binubuo sa isang pagbabago sa kanilang density, upang ang mga paayon na alon ay alternating siksik at rarefaction.

Alam na ang nababanat na pwersa sa panahon ng paggugupit ng mga layer ay lumalabas lamang sa mga solido. Sa mga likido at gas, ang mga katabing layer ay malayang nag-slide sa bawat isa nang walang hitsura ng kalaban na nababanat na pwersa. Dahil walang mga pwersang nababanat, kung gayon imposible ang pagbuo ng nababanat na mga alon sa mga likido at gas. Samakatuwid, ang mga paggugupit ng alon ay maaari lamang lumaganap sa mga solido.

Sa panahon ng compression at rarefaction (ibig sabihin, kapag nagbago ang dami ng mga bahagi ng katawan), ang nababanat na puwersa ay lumilitaw kapwa sa mga solido at sa mga likido at gas. Samakatuwid, ang mga paayon na alon ay maaaring lumaganap sa anumang daluyan - solid, likido at gas.

Mga Katanungan

1. Ano ang tawag sa alon?
2. Ano ang pangunahing pag-aari ng mga naglalakbay na alon ng anumang kalikasan? Nagaganap ba ang paglipat ng bagay sa isang alon ng paglalakbay?
3. Ano ang mga nababanat na alon?
4. Magbigay ng isang halimbawa ng mga alon na hindi nababanat.
5. Ano ang mga alon na tinatawag na paayon; nakahalang Magbigay ng halimbawa.
6. Aling mga alon - nakahalang o paayon - ay mga shear alon; alon ng compression at rarefaction?
7. Bakit ang mga nakahalang alon ay hindi kumakalat sa likido at gas na media?

Magsimula tayo sa pamamagitan ng pagtukoy ng isang nababanat na daluyan. Tulad ng ipinahihiwatig ng pangalan, ang isang nababanat na daluyan ay isang daluyan kung saan kumikilos ang nababanat na puwersa. Tungkol sa aming mga layunin, idagdag natin na para sa anumang kaguluhan ng kapaligiran na ito (hindi isang emosyonal na marahas na reaksyon, ngunit isang paglihis ng mga parameter ng kapaligiran sa ilang lugar mula sa balanse), lumilitaw ang mga puwersa dito na naghahangad na ibalik ang ating kapaligiran sa ang orihinal nitong estado ng balanse. Sa kasong ito, isasaalang-alang namin ang pinalawak na media. Nilinaw namin kung gaano ito katagal sa hinaharap, ngunit sa ngayon ay ipalagay namin na sapat na ito. Halimbawa, isipin ang isang mahabang spring na nakakabit sa magkabilang dulo. Kung sa ilang lugar ng tagsibol maraming mga liko ang nai-compress, pagkatapos ay ang naka-compress na liko ay may posibilidad na mapalawak, at ang mga katabing liko, na naka-inat, ay may posibilidad na i-compress. Kaya, ang aming nababanat na daluyan - susubukan ng tagsibol na dumating sa paunang kalmado (hindi nagagambala) na estado.

Ang mga gas, likido, solido ay nababanat na media. Ang mahalagang bagay sa nakaraang halimbawa ay ang katunayan na ang naka-compress na seksyon ng tagsibol ay kumikilos sa mga katabing seksyon, o, sa mga terminong pang-agham, nagpapadala ng pagkagalit. Katulad nito, sa isang gas, lumilikha sa ilang lugar, halimbawa, isang lugar ng pinababang presyon, mga kalapit na lugar, na sinusubukan na pantay-pantay ang presyon, ay magpapadala ng kaguluhan sa kanilang mga kapit-bahay, sila naman, sa kanila, at iba pa .

Ang isang pares ng mga salita tungkol sa pisikal na dami. Sa thermodynamics, bilang isang patakaran, ang estado ng isang katawan ay natutukoy ng mga parameter na karaniwang sa buong katawan, presyon ng gas, temperatura at density nito. Ngayon interesado kami sa lokal na pamamahagi ng mga dami na ito.

Kung ang isang oscillating body (string, membrane, atbp.) Ay nasa isang nababanat na daluyan (gas, tulad ng alam natin, ito ay isang nababanat na daluyan), pagkatapos ay itinatakda nito ang mga maliit na butil ng daluyan na nakikipag-ugnay dito sa oscillatory na galaw. Bilang isang resulta, pana-panahong pagpapapangit (halimbawa, pag-compress at paglabas) ay nangyayari sa mga elemento ng daluyan na katabi ng katawan. Sa mga deformasyong ito, ang mga nababanat na puwersa ay lilitaw sa daluyan, pinagsisikapang ibalik ang mga elemento ng daluyan sa kanilang paunang mga estado ng balanse; dahil sa pakikipag-ugnay ng mga kalapit na elemento ng daluyan, ang mga nababanat na pagpapapangit ay ililipat mula sa ilang bahagi ng daluyan patungo sa iba, na mas malayo sa oscillating na katawan.

Kaya, ang mga pana-panahong pagpapapangit na sanhi ng ilang lugar ng nababanat na daluyan ay magpapalaganap sa daluyan sa isang tiyak na bilis, depende sa mga pisikal na katangian. Sa kasong ito, ang mga maliit na butil ng daluyan ay gumagawa ng mga paggalaw ng oscillatory sa paligid ng mga posisyon ng balanse; ang deformation state lamang ang nakukuha mula sa ilang bahagi ng medium sa iba.

Kapag "kumagat" ang isda (hinila ang kawit), nagkalat ang mga bilog mula sa float sa ibabaw ng tubig. Kasama ang float, ang mga particle ng tubig na nakikipag-ugnay dito ay nawalan ng tirahan, na nagsasangkot ng iba pang mga maliit na butil na pinakamalapit sa kanila sa paggalaw, at iba pa.

Ang parehong kababalaghan ay nangyayari sa mga maliit na butil ng isang nakaunat na lubid ng goma, kung ang isang dulo nito ay naka-set sa panginginig (Larawan 1.1).

Ang paglaganap ng mga panginginig sa isang daluyan ay tinatawag na paggalaw ng alon. Isaalang-alang natin nang mas detalyado kung paano lumilitaw ang isang alon sa isang kurdon. Kung naayos natin ang posisyon ng kurdon tuwing 1/4 T (T ay ang panahon kung saan ang kamay ay uma-oscillate sa Larawan 1.1) pagkatapos ng simula ng mga oscillation ng unang punto nito, pagkatapos ay ang larawan na ipinakita sa Fig. 1.2, b-d. Posisyon ang isang tumutugma sa simula ng oscillation ng unang punto ng kurdon. Ang sampung puntos nito ay minarkahan ng mga numero, at ang mga may tuldok na linya ay nagpapakita kung saan matatagpuan ang parehong mga punto ng kurdon sa iba't ibang oras.

Sa pamamagitan ng 1/4 T pagkatapos ng simula ng pag-oscillation, ang point 1 ay sumasakop sa matinding posisyon sa itaas, at ang point 2 ay nagsisimula pa lamang gumalaw. Dahil ang bawat kasunod na punto ng kurdon ay nagsisimula sa paggalaw nito nang mas luma kaysa sa naunang isa, sa agwat ng 1-2 puntos ay matatagpuan, tulad ng ipinakita sa Fig. 1.2, b. Pagkatapos ng isa pang 1/4 T, ang punto 1 ay kukuha ng isang posisyon ng balanse at lilipat pababa, at ang point 2 (posisyon b) ay kukuha ng pinakamataas na posisyon. Ang point 3 sa sandaling ito ay nagsisimula pa lamang gumalaw.

Sa buong panahon, ang mga panginginig ay kumakalat sa punto 5 ng kurdon (posisyon d). Sa pagtatapos ng panahon ng T, ang puntong 1, paglipat pataas, ay magsisimulang pangalawang indayog. Kasabay nito, ang point 5 ay magsisimulang lumipat paitaas, na ginagawang unang osilasyon. Sa hinaharap, ang mga puntong ito ay magkakaroon ng parehong mga phase ng oscillation. Ang pinagsama-sama ng mga puntos ng kurdon sa agwat na 1-5 ay bumubuo ng isang alon. Kapag natapos ng point 1 ang ikalawang pag-oscillation, maraming mga puntos na 5-10 sa kurdon ang kasangkot sa paggalaw, ibig sabihin, nabuo ang isang pangalawang alon.

Kung susundin mo ang posisyon ng mga puntos na may parehong yugto, makikita mo na ang yugto, tulad nito, ay lumilipat mula sa isang punto patungo sa point at lumilipat sa kanan. Sa katunayan, kung sa posisyon b, ang point 1 ay may phase 1/4, kung gayon sa posisyon sa parehong yugto mayroon itong point 2, atbp.

Ang mga alon na kung saan ang yugto ay gumagalaw sa isang tiyak na bilis ay tinatawag na mga alon sa paglalakbay. Kapag pinagmamasdan ang mga alon, ito ang yugto ng paglaganap na nakikita, halimbawa, ang paggalaw ng crest crest. Tandaan na ang lahat ng mga punto ng daluyan sa oscillate ng alon tungkol sa kanilang posisyon ng balanse at huwag lumipat sa yugto.

Ang proseso ng paglaganap ng panginginig ng galaw sa isang daluyan ay tinatawag na proseso ng alon o simpleng alon..

Nakasalalay sa likas na katangian ng mga nagresultang nababanat na mga deformation, nakikilala ang mga alon paayon at nakahalang... Sa mga paayon na alon, ang mga maliit na butil ng daluyan ay nanginginig kasama ang isang linya na kasabay ng direksyon ng paglaganap ng mga panginginig. Sa nakahalang alon, ang mga maliit na butil ng daluyan ay nanginginig patayo sa direksyon ng paglaganap ng alon. Sa igos Ipinapakita ng 1.3 ang lokasyon ng mga maliit na butil ng daluyan (ayon sa kaugalian na inilalarawan bilang mga gitling) sa paayon (a) at nakahalang (b) mga alon.

Ang likido at gas na media ay walang pagkalastiko ng gupit at samakatuwid ang mga paayon na alon lamang ang nasasabik sa kanila, na nagpapalaganap sa anyo ng alternating compression at rarefaction ng daluyan. Ang mga alon na nasasabik sa ibabaw ng apuyan ay nakahalang: utang nila ang kanilang pag-iral sa gravity. Ang parehong mga paayon at paggugupit na alon ay maaaring mabuo sa mga solido; isang espesyal na uri ng nakahalang kalooban ay torsional, nasasabik sa nababanat na mga tungkod, kung saan inilalapat ang mga pangangatog na pangangatal.

Ipagpalagay na ang puntong pinagmulan ng alon ay nagsimulang maganyak ang mga oscillation sa daluyan sa oras ng oras t= 0; matapos lumipas ang oras t ang panginginig na ito ay magkakalat sa iba't ibang mga direksyon sa isang distansya r i =c i t, saan kasama ko ay ang bilis ng alon sa isang naibigay na direksyon.

Ang ibabaw kung saan ang oscillation ay umabot sa ilang mga oras sa oras ay tinatawag na harap ng alon.

Malinaw na ang alon sa harap (alon sa harap) ay gumagalaw na may oras sa kalawakan.

Ang hugis ng harap ng alon ay natutukoy ng pagsasaayos ng mapagkukunan ng oscillation at mga katangian ng daluyan. Sa homogenous media, ang bilis ng paglaganap ng alon ay pareho saanman. Tinawag ang Miyerkules isotropic kung ang bilis na ito ay pareho sa lahat ng direksyon. Ang harapang alon mula sa isang puntong mapagkukunan ng mga oscillation sa isang homogenous at isotropic medium ay may anyo ng isang globo; ang nasabing mga alon ay tinawag spherical.

Sa isang inhomogeneous at non-isotropic ( anisotropic) sa daluyan, pati na rin mula sa mga di-puntong mapagkukunan ng mga oscillation, ang harap ng alon ay may isang kumplikadong hugis. Kung ang alon sa harap ay isang eroplano at ang hugis na ito ay napanatili habang ang mga oscillation ay kumakalat sa daluyan, kung gayon ang alon ay tinawag patag... Ang mga maliliit na seksyon ng alon sa harap ng isang kumplikadong hugis ay maaaring maituring na isang alon ng eroplano (kung isasaalang-alang lamang natin ang maliliit na distansya na sakop ng alon na ito).

Kapag naglalarawan ng mga proseso ng alon, ang mga ibabaw ay nakikilala kung saan ang lahat ng mga maliit na butil ay gumalaw sa parehong yugto; ang mga "ibabaw na ito ng parehong yugto" ay tinatawag na alon, o yugto.

Malinaw na ang harapang alon ay ang ibabaw ng alon sa harap, ibig sabihin ang pinakamalayo mula sa pinagmulan na lumilikha ng mga alon, at ang mga ibabaw ng alon ay maaari ding maging spherical, flat o may isang kumplikadong hugis, depende sa pagsasaayos ng mapagkukunan ng oscillations at mga katangian ng daluyan. Sa igos 1.4 na ipinakita ayon sa kombensyon: I - isang spherical wave mula sa isang point source, II - isang alon mula sa isang oscillating plate, III - isang elliptical na alon mula sa isang point source sa isang medium na anisotropic, kung saan ang bilis ng paglaganap ng alon kasama si maayos na nagbabago habang tumataas ang anggulo α, na umaabot sa maximum kasama ang direksyon ng AA at isang minimum sa kahabaan ng BB.

Upang maunawaan kung paano kumakalat ang mga panginginig sa isang medium, magsimula tayo mula sa malayo. Nakapahinga ka na ba sa tabing dagat, pinapanood ang mga alon na pamamaraang tumatakbo sa buhangin? Napakagandang tanawin, hindi ba? Ngunit sa palabas na ito, bilang karagdagan sa kasiyahan, maaari kang makahanap ng kaunting benepisyo, kung sa tingin mo at haka-haka nang kaunti. Nangangatuwiran din kami upang makinabang ang ating isipan.

Ano ang mga alon?

Karaniwan itong tinatanggap na ang alon ay ang paggalaw ng tubig. Bumangon sila bilang isang resulta ng paghihip ng hangin sa dagat. Ngunit lumalabas na kung ang mga alon ay ang paggalaw ng tubig, kung gayon ang ihip ng hangin sa isang direksyon ay kailangang maabutan ang karamihan sa tubig ng dagat mula sa isang dulo ng dagat patungo sa kabilang oras sa ilang oras. At pagkatapos ay sa isang lugar, sabihin, sa baybayin ng Turkey, ang tubig ay nawala sa ilang mga kilometro mula sa baybayin, at nagkaroon ng isang pagbaha sa Crimea.

At kung ang dalawang magkakaibang hangin ay sumabog sa iisang dagat, kung saan saan maaari nilang ayusin ang isang malaking hukay sa tubig. Gayunpaman, hindi ito ang kaso. Mayroong, syempre, pagbaha ng mga lugar sa baybayin sa panahon ng mga bagyo, ngunit ang dagat ay nagdadala lamang ng mga alon nito sa baybayin, mas malayo, mas mataas ang mga ito, ngunit hindi ito gumagalaw nang mag-isa.

Kung hindi man, ang dagat ay maaaring maglakbay sa buong planeta kasama ang hangin. Samakatuwid, lumalabas na ang tubig ay hindi gumagalaw sa mga alon, ngunit nananatili sa lugar. Kung gayon, ano ang mga alon? Ano ang kanilang kalikasan?

Ang paglaganap ba ng mga panginginig ng alon?

Ang mga oscillation at alon ay nagaganap sa ika-9 na baitang sa kursong pisika sa isang paksa. Lohikal na ipalagay pagkatapos na ito ang dalawang phenomena ng parehong kalikasan, na konektado sila. At ito ay ganap na totoo. Ang paglaganap ng mga panginginig sa isang daluyan ay mga alon.

Napakadaling makita ito nang malinaw. Itali ang isang dulo ng lubid sa isang bagay na nakatigil, at hilahin ang kabilang dulo at pagkatapos ay marahang iling.

Makikita mo kung paano tumakbo ang mga alon sa kahabaan ng lubid sa pamamagitan ng kamay. Sa kasong ito, ang lubid mismo ay hindi lumayo mula sa iyo, nanginginig ito. Ang mga oscillation mula sa mapagkukunan ay nagpapalaganap kasama nito, at ang enerhiya ng mga oscillation na ito ay naipadala.

Iyon ang dahilan kung bakit, ang mga alon ay nagtatapon ng mga bagay sa baybayin at bumagsak ng lakas, sila mismo ang naglipat ng enerhiya. Gayunpaman, ang sangkap mismo ay hindi gumagalaw. Ang dagat ay nananatili sa nararapat na lugar nito.

Paayon at nakahalang na alon

Makilala ang pagitan ng mga paayon at nakahalang na alon. Ang mga alon kung saan nagaganap ang mga oscillation kasama ang direksyon ng kanilang paglaganap ay tinawag paayon... A nakahalang ang mga alon ay mga alon na nagpapalaganap patayo sa direksyon ng panginginig ng boses.

Anong uri ng mga alon ang sa palagay mo nagkaroon ng lubid o mga alon ng dagat? Ang mga shear alon ay nasa halimbawa ng aming lubid. Ang aming mga panginginig ay nakadirekta pataas at pababa, at ang alon ay kumalat kasama ang lubid, iyon ay, patayo.

Upang makakuha ng mga paayon na alon sa aming halimbawa, kailangan nating palitan ang lubid ng isang goma. Ang paghila ng kurdon ay hindi gumagalaw, kailangan mong iunat ito sa iyong mga daliri sa isang tiyak na lugar at bitawan ito. Ang nakaunat na segment ng kurdon ay makakakontrata, ngunit ang enerhiya ng kahabaan-pag-ikli na ito ay para sa ilang oras na maililipat kasama ang kurdon nang higit pa sa anyo ng mga panginginig.

Mga alon

Ang mga pangunahing uri ng alon ay nababanat (halimbawa, tunog at mga seismic na alon), mga alon sa ibabaw ng isang likido, at mga electromagnetic na alon (kasama ang mga ilaw at alon ng radyo). Ang isang tampok na tampok ng mga alon ay na kapag sila ay nagpapalaganap, ang enerhiya ay inililipat nang walang paglilipat ng bagay. Isaalang-alang muna natin ang paglaganap ng mga alon sa isang nababanat na daluyan.

Paglaganap ng alon sa isang nababanat na daluyan

Ang isang oscillating na katawan na inilagay sa isang nababanat na daluyan ay kakaladkad kasama nito at itatakda sa paggalaw ng oscillatory ang mga maliit na butil ng daluyan na katabi nito. Ang huli naman ay kikilos sa mga kalapit na maliit na butil. Malinaw na ang mga nahuhumaling na mga maliit na butil ay mahuhuli sa likod ng mga maliit na butil na nakakaakit sa kanila sa yugto, dahil ang paglipat ng mga panginginig mula sa bawat punto ay palaging isinasagawa na may isang may hangganang tulin.

Kaya, ang isang oscillating na katawan na inilagay sa isang nababanat na daluyan ay isang mapagkukunan ng mga oscillation na kumakalat mula dito sa lahat ng direksyon.

Ang proseso ng paglaganap ng mga panginginig sa isang daluyan ay tinatawag na isang alon... O kaya naman ang isang nababanat na alon ay ang proseso ng paglaganap ng isang kaguluhan sa isang nababanat na daluyan .

Dumating ang mga alon nakahalang (ang mga panginginig ay nagaganap sa isang eroplanong patayo sa direksyon ng paglaganap ng alon). Kasama rito ang mga electromagnetic alon. Dumating ang mga alon paayon kapag ang direksyon ng panginginig ay sumabay sa direksyon ng paglaganap ng alon. Halimbawa, tunog ng paglaganap sa hangin. Ang compression at decompression ng mga maliit na butil ng daluyan ay nangyayari sa direksyon ng paglaganap ng alon.

Ang mga alon ay maaaring may iba't ibang mga hugis, regular at hindi regular. Ang harmonic wave ay may partikular na kahalagahan sa teorya ng mga alon, i.e. isang walang katapusang alon kung saan ang isang pagbabago sa estado ng daluyan ay nangyayari ayon sa batas ng sine o cosine.

Isaalang-alang nababanat na mga maharmonya na alon ... Ang isang bilang ng mga parameter ay ginagamit upang ilarawan ang proseso ng alon. Isulat natin ang mga kahulugan ng ilan sa mga ito. Ang isang kaguluhan na nangyayari sa isang tiyak na punto sa daluyan sa isang tiyak na sandali ng oras ay kumakalat sa isang nababanat na daluyan sa isang tiyak na bilis. Pagkalat mula sa mapagkukunan ng mga panginginig, ang proseso ng alon ay sumasaklaw sa higit pa at higit pang mga bagong bahagi ng puwang.

Ang lokasyon ng mga puntos kung saan maabot ang mga oscillation sa isang tiyak na sandali sa oras ay tinatawag na alon sa harap o harap ng alon.

Pinaghihiwalay ng harap ng alon ang bahagi ng puwang na kasangkot sa proseso ng alon mula sa lugar kung saan hindi pa lumitaw ang mga oscillation.

Ang lokasyon ng mga puntos na nanginginig sa parehong yugto ay tinatawag na isang ibabaw ng alon.

Maaaring maraming mga ibabaw ng alon, ang alon sa harap ay paisa-isa.

Ang mga ibabaw ng alon ay maaaring may anumang hugis. Sa pinakasimpleng mga kaso, ang mga ito ay nasa anyo ng isang eroplano o isang globo. Alinsunod dito, ang alon sa kasong ito ay tinawag patag o spherical ... Sa isang alon ng eroplano, ang mga ibabaw ng alon ay isang hanay ng mga parallel na eroplano, sa isang spherical wave - isang hanay ng mga concentric spheres.

Hayaang magpalaganap ng alon ng harmonic na alon na may bilis kasama ang axis. Sa graphic, ang naturang alon ay inilalarawan bilang isang pagpapaandar (zeta) para sa isang nakapirming punto sa oras at kumakatawan sa pagtitiwala ng pag-aalis ng mga puntos na may iba't ibang mga halaga sa posisyon ng balanse. - Ito ang distansya mula sa mapagkukunan ng panginginig, na kung saan, halimbawa, isang maliit na butil. Ang figure ay nagbibigay ng isang instant na larawan ng pamamahagi ng mga kaguluhan sa direksyon ng paglaganap ng alon. Ang distansya kung saan kumakalat ang alon sa isang oras na katumbas ng oscillation period ng mga maliit na butil ng daluyan ay tinatawag haba ng daluyong .

,

nasaan ang bilis ng paglaganap ng alon.

Ang bilis ng pangkat

Ang isang mahigpit na monochromatic na alon ay isang walang katapusang pagkakasunud-sunod ng "humps" at "depressions" sa oras at puwang.

Ang bilis ng yugto ng alon na ito o (2)

Sa tulong ng naturang alon, imposibleng magpadala ng isang senyas, sapagkat sa anumang punto ng alon, lahat ng "humps" ay pareho. Ang signal ay dapat na naiiba. Maging isang tanda (marka) sa alon. Ngunit pagkatapos ang alon ay hindi na magiging maayos at hindi mailalarawan sa pamamagitan ng equation (1). Ang signal (salpok) ay maaaring kinatawan ayon sa Fourier theorem sa anyo ng isang superposisyon ng mga maharmonya na alon na may mga frequency na nakapaloob sa isang tiyak na agwat Dw ... Superposition ng mga alon na kakaiba ang pagkakaiba sa bawat isa sa dalas,

Ang expression para sa isang pangkat ng mga alon ay maaaring nakasulat tulad ng sumusunod.

(3)

Icon w binibigyang diin na ang mga dami na ito ay umaasa sa dalas.

Ang packet ng alon na ito ay maaaring isang kabuuan ng mga alon na may bahagyang magkakaibang mga frequency. Kung saan ang mga phase ng alon ay nag-tutugma, ang amplification ng amplitude ay sinusunod, at kung saan ang mga phase ay nasa tapat, ang pamamasa ng amplitude ay sinusunod (ang resulta ng pagkagambala). Ang larawang ito ay ipinapakita sa pigura. Para sa superposisyon ng mga alon ay maituturing na isang pangkat ng mga alon, ang sumusunod na kondisyon ay dapat matugunan Dw<< w 0 .

Sa isang nondispersive medium, ang lahat ng mga alon ng eroplano na bumubuo ng isang packet ng alon ay nagpapalaganap na may parehong bilis ng yugto v ... Ang pagpapakalat ay ang pag-asa ng bilis ng yugto ng isang sine wave sa isang daluyan ng dalas. Isasaalang-alang namin ang hindi pangkaraniwang bagay ng pagpapakalat sa ibang bahagi sa seksyong "Wave optika". Sa kawalan ng pagpapakalat, ang bilis ng paggalaw ng packet ng alon ay tumutugma sa bilis ng yugto v ... Sa isang medium na nagpapakalat, ang bawat alon ay nagkakalat sa sarili nitong bilis. Samakatuwid, ang packet ng alon ay kumakalat sa paglipas ng panahon, at ang lapad nito ay tumataas.

Kung ang pagpapakalat ay maliit, kung gayon ang pagkalat ng wave packet ay hindi masyadong mabilis na nagaganap. Samakatuwid, ang paggalaw ng buong packet ay maaaring maiugnay sa isang tiyak na bilis U .

Ang bilis kung saan gumagalaw ang gitna ng packet ng alon (ang puntong may maximum na halaga ng amplitude) ay tinatawag na bilis ng pangkat.

Sa isang medium na nagpapakalat v¹ U ... Kasabay ng paggalaw ng wave packet mismo, mayroong isang paggalaw ng "humps" sa loob ng mismong packet. Ang "Humpbacks" ay lumipat sa espasyo na may bilis v , at ang packet bilang isang buo na may bilis U .

Isaalang-alang natin nang mas detalyado ang paggalaw ng isang packet ng alon gamit ang halimbawa ng isang superposisyon ng dalawang alon na may parehong amplitude at iba't ibang mga frequency w (iba't ibang mga haba ng daluyong l ).

Isulat natin ang mga equation ng dalawang alon. Para sa pagiging simple, kumukuha kami ng mga paunang yugto j 0 = 0.

Dito

Hayaan Dw<< w , ayon sa pagkakabanggit Dk<< k .

Nagdaragdag kami ng mga oscillation at nagsasagawa ng mga pagbabago gamit ang trigonometric formula para sa kabuuan ng mga cosine:

Sa unang cosine, nagpapabaya tayo Dwt at Dkx , na kung saan ay mas mababa kaysa sa iba pang mga halaga. Isaalang-alang natin iyan cos (–a) = cosa ... Isulat natin ito sa wakas.

(4)

Ang kadahilanan sa square bracket ay nagbabago sa oras at ang mga coordinate ay mas mabagal kaysa sa pangalawang factor. Dahil dito, ang expression (4) ay maaaring isaalang-alang bilang ang equation ng isang eroplano na alon na may isang malawak na inilarawan ng unang kadahilanan. Sa graphic, ang alon na inilarawan sa pamamagitan ng expression (4) ay ipinapakita sa figure na ipinakita sa itaas.

Ang nagresultang amplitude ay ang resulta ng pagdaragdag ng mga alon, samakatuwid, ang amplitude maxima at minima ay mapapansin.

Ang maximum na amplitude ay matutukoy ng sumusunod na kondisyon.

(5)

m = 0, 1, 2…

x max Ay ang coordinate ng maximum amplitude.

Kinukuha ng cosine ang maximum na halaga nito sa ganap na halaga p .

Ang bawat isa sa mga maxima na ito ay maaaring isaalang-alang bilang gitna ng kaukulang pangkat ng alon.

Pinapayagan (5) hinggil sa x max nakukuha natin.

Dahil ang bilis ng yugto, pagkatapos tinawag na bilis ng pangkat. Ang maximum na amplitude ng wave packet ay gumagalaw sa bilis na ito. Sa limitasyon, ang ekspresyon para sa tulin ng pangkat ay ang mga sumusunod.

(6)

Ang expression na ito ay wasto para sa gitna ng isang pangkat ng isang di-makatwirang bilang ng mga alon.

Dapat pansinin na kapag ang lahat ng mga tuntunin ng pagpapalawak ay isinasaalang-alang nang tumpak (para sa isang di-makatwirang bilang ng mga alon), ang ekspresyon para sa amplitude ay nakuha sa isang paraan na sumusunod ito na kumakalat ang packet ng alon sa paglipas ng panahon.
Ang expression para sa bilis ng pangkat ay maaaring bigyan ng ibang hitsura.

Samakatuwid, ang expression para sa tulin ng pangkat ay maaaring nakasulat ng mga sumusunod.

(7)

Ay isang implicit expression, dahil pareho v , at k umaasa sa haba ng daluyong l .

Tapos (8)

Magpalit sa (7) at makakuha.

(9)

Ito ang tinatawag na Rayleigh formula. J.W. Rayleigh (1842 - 1919) English physicist, 1904 Nobel laureate para sa pagtuklas ng argon.

Sinusundan ito mula sa pormulang ito na, depende sa pag-sign ng hinalang, ang tulin ng pangkat ay maaaring mas malaki o mas mababa sa bilis ng yugto.

Sa kawalan ng pagkakaiba-iba

Ang maximum na intensity ay nangyayari sa gitna ng grupo ng alon. Samakatuwid, ang rate ng paglipat ng enerhiya ay katumbas ng rate ng pangkat.

Ang konsepto ng tulin ng pangkat ay nalalapat lamang sa ilalim ng kundisyon na ang pagsipsip ng alon sa daluyan ay maliit. Na may makabuluhang pagpapalambing ng mga alon, ang konsepto ng bilis ng pangkat ay nawawala ang kahulugan nito. Ang kasong ito ay sinusunod sa lugar ng maanomalyang pagpapakalat. Isasaalang-alang namin ito sa seksyong "Wave Optics".

Mga string na panginginig

Sa isang nakaunat na string na naayos sa magkabilang dulo, kapag ang transverse vibrations ay nasasabik, ang mga nakatayo na alon ay itinatag, at ang mga node ay matatagpuan sa mga lugar kung saan naayos ang string. Samakatuwid, ang mga nasabing panginginig lamang ay nasasabik sa string na may isang kapansin-pansin na kasidhian, kalahati ng haba ng daluyong na umaangkop sa haba ng string ng isang integer na bilang ng beses.

Nagpapahiwatig ito ng sumusunod na kondisyon.

O kaya naman

(n = 1, 2, 3, …),

l- haba ng string. Ang mga haba ng daluyong ay tumutugma sa mga sumusunod na frequency.

(n = 1, 2, 3, …).

Ang bilis ng phase ng alon ay natutukoy ng pag-igting ng string at ng masa bawat haba ng yunit, ibig sabihin linear density ng string.

F - puwersa ng pag-igting ng string, ρ" Ang linear density ba ng materyal na string. Mga Dalas ν n ay tinawag natural na mga frequency mga kuwerdas Ang mga natural na frequency ay maraming ng dalas ng pitch.

Ang dalas na ito ay tinatawag pangunahing dalas .

Ang mga harmonical na pag-vibrate na may tulad na mga frequency ay tinatawag na natural o normal na mga panginginig. Tinawag din sila harmonika ... Sa pangkalahatan, ang panginginig ng isang string ay isang superposisyon ng iba't ibang mga harmonika.

Ang mga panginginig ng string ay kapansin-pansin sa diwa na, ayon sa mga klasikal na konsepto, nagkakaiba ang mga halaga ng isa sa mga dami (frequency) na nagpapakilala sa mga panginginig ay nakuha. Para sa klasikal na pisika, ang gayong pagkamagalang ay isang pagbubukod. Para sa mga proseso ng kabuuan, ang kaguluhan ay ang panuntunan sa halip na ang pagbubukod.

Elastis na lakas ng alon

Hayaan sa ilang mga punto ng daluyan sa direksyon x kumakalat ang isang alon ng eroplano.

(1)

Pumili tayo ng isang dami ng elementarya sa kapaligiran ΔV upang sa loob ng dami na ito ang tulin ng bilis ng pag-aalis ng mga maliit na butil ng daluyan at ang pagpapapangit ng daluyan ay pare-pareho.

Dami ΔV nagtataglay ng lakas na gumagalaw.

(2)

(ρ ΔV Ang dami ng dami na ito).

Ang lakas ng tunog na ito ay mayroon ding potensyal na enerhiya.

Tandaan natin para sa pag-unawa.

Kamag-anak na pag-aalis, α - koepisyent ng proporsyonalidad.

Modulus ni Young E = 1 / α ... Karaniwang boltahe T = F / S ... Mula rito.

Sa kaso natin .

Sa aming kaso, mayroon kaming.

(3)

Tandaan din natin.

Tapos. Kapalit sa (3).

(4)

Para sa kabuuang enerhiya, nakukuha natin.

Hatiin sa dami ng elementarya ΔV at makuha ang maramihang density ng lakas ng alon.

(5)

Nakukuha namin mula sa (1) at.

Kapalit (6) sa (5) at isaalang-alang iyon ... Tatanggap kami.

Mula sa (7) sumusunod na ang volumetric density ng enerhiya sa bawat sandali ng oras sa iba't ibang mga punto sa kalawakan ay magkakaiba. Sa isang punto sa kalawakan, ang W 0 ay nagbabago alinsunod sa batas ng parisukat ng sine. At ang average na halaga ng dami na ito mula sa pana-panahong pag-andar ... Dahil dito, ang average na halaga ng volumetric density ng enerhiya ay natutukoy ng expression.

(8)

Ang Expression (8) ay halos kapareho ng expression para sa kabuuang enerhiya ng isang oscillating na katawan ... Dahil dito, ang daluyan kung saan kumakalat ang alon ay may isang reserbang enerhiya. Ang enerhiya na ito ay inililipat mula sa mapagkukunan ng mga panginginig sa iba't ibang mga punto sa kapaligiran.

Ang dami ng lakas na dala ng isang alon sa pamamagitan ng isang tiyak na ibabaw bawat yunit ng oras ay tinatawag na isang pagkilos ng bagay pagkilos ng bagay.

Kung sa pamamagitan ng isang naibigay na ibabaw para sa isang oras dt nailipat ang enerhiya dW , pagkatapos ay ang daloy ng enerhiya F magiging pantay.

(9)

- sinusukat sa watts.

Upang makilala ang daloy ng enerhiya sa iba't ibang mga punto sa kalawakan, ipinakilala ang isang dami ng vector, na kung tawagin kakapalan ng pagkilos ng lakas ... Ito ay ayon sa bilang na katumbas ng daloy ng enerhiya sa pamamagitan ng isang lugar ng yunit na matatagpuan sa isang naibigay na punto sa puwang na patayo sa direksyon ng paglipat ng enerhiya. Ang direksyon ng vector flens density ng enerhiya ay tumutugma sa direksyon ng paglipat ng enerhiya.

(10)

Ang katangiang ito ng lakas na dala ng isang alon ay ipinakilala ng pisisista ng Russia na N.A. Umov (1846 - 1915) noong 1874.

Isaalang-alang ang daloy ng lakas ng alon.

Daloy ng lakas ng alon

Lakas ng alon

W 0 Ay ang volumetric density ng enerhiya.

Pagkatapos makuha namin.

(11)

Dahil ang alon ay kumakalat sa isang tiyak na direksyon, maaari itong maisulat.

(12)

ito vector vector ng density ng pagkilos ng bagay o ang daloy ng enerhiya sa pamamagitan ng isang yunit na lugar na patayo sa direksyon ng paglaganap ng alon bawat yunit ng oras. Ang vector na ito ay tinawag na Umov vector.

~ kasalanan 2 ωt.

Pagkatapos ang average na halaga ng Umov vector ay magiging katumbas ng.

(13)

Tindi ng alon – oras-average na halaga ng lakas ng pagkilos ng bagay pagkilos ng bagay dala ng alon .

Halata naman.

(14)

Magalang.

(15)

Tunog

Tunog - mayroong isang panginginig ng nababanat na daluyan, na pinaghihinalaang ng tainga ng tao.

Ang doktrina ng tunog ay tinawag acoustics .

Pagdama ng pisyolohikal sa tunog: malakas, tahimik, mataas, mababa, kaaya-aya, hindi maganda - ay isang salamin ng mga pisikal na katangian. Ang isang maayos na panginginig ng isang tiyak na dalas ay pinaghihinalaang bilang isang musikal na tono.

Ang dalas ng tunog ay tumutugma sa pitch.

Napansin ng tainga ang saklaw na dalas mula 16 Hz hanggang 20,000 Hz. Sa mga frequency na mas mababa sa 16 Hz - napapaligiran, at sa mga frequency na higit sa 20 kHz - ultrasound.

Maraming mga sabay na panginginig ng tunog ang katinig. Ang kaaya-aya ay katinig, ang hindi kasiya-siya ay hindi pagkakasundo. Ang isang malaking bilang ng sabay na tunog ng mga panginginig na may iba't ibang mga frequency ay ingay.

Tulad ng alam na natin, ang lakas ng tunog ay nauunawaan bilang time-average na halaga ng density ng pagkilos ng bagay sa pagkilos ng bagay na dinala ng alon ng tunog. Upang mahimok ang isang pang-amoy ng tunog, ang alon ay dapat magkaroon ng isang tiyak na minimum na intensity, na kung saan ay tinatawag threshold ng pandinig (curve 1 sa pigura). Ang threshold ng pandinig ay bahagyang naiiba para sa iba't ibang mga tao at nakasalalay nang mabigat sa dalas ng tunog. Ang tainga ng tao ay pinaka-sensitibo sa mga frequency mula sa 1 kHz hanggang 4 kHz. Sa lugar na ito, ang threshold ng pandinig ay nasa average na 10 -12 W / m 2. Sa ibang mga frequency, mas mataas ang threshold ng pandinig.

Sa mga kasidhian ng pagkakasunud-sunod ng 1 ÷ 10 W / m 2, ang alon ay tumitigil na mahulugan bilang isang tunog, na nagdudulot lamang ng isang pang-amoy na sakit at presyon sa tainga. Ang halaga ng intensity kung saan ito nangyayari ay tinatawag na Sakit na kayang tiisin (curve 2 sa pigura). Ang threshold ng sakit, pati na rin ang threshold ng pandinig, nakasalalay sa dalas.

Kaya, mayroong halos 13 mga order ng lakas. Samakatuwid, ang tainga ng tao ay hindi sensitibo sa maliliit na pagbabago sa lakas ng tunog. Upang madama ang pagbabago sa lakas, ang lakas ng alon ng tunog ay dapat magbago ng hindi bababa sa 10 ÷ 20%. Samakatuwid, bilang isang katangian ng kasidhian, hindi ang lakas ng tunog mismo ang napili, ngunit ang susunod na halaga, na tinatawag na antas ng lakas ng tunog (o antas ng lakas ng tunog) at sinusukat sa mga sinturon. Bilang parangal sa American electrical engineer na si A.G. Bell (1847 - 1922), isa sa mga imbentor ng telepono.

Ako 0 = 10 -12 W / m 2 - zero level (threshold ng pagdinig).

Yung. 1 B = 10 Ako 0 .

Gumagamit din sila ng isang 10 beses na mas maliit na unit - decibel (dB).

Sa tulong ng pormulang ito, ang pagbawas ng kasidhian (pagpapalambing) ng alon kasama ang isang tiyak na daanan ay maaaring ipahayag sa mga decibel. Halimbawa, ang pagpapalambing ng 20 dB ay nangangahulugan na ang tindi ng alon ay nabawasan ng isang salik na 100.

Ang buong hanay ng mga intensidad kung saan ang alon ay pumupukaw ng isang tunog na pandamdam sa tainga ng tao (mula 10 -12 hanggang 10 W / m 2) ay tumutugma sa mga halaga ng lakas mula 0 hanggang 130 dB.

Ang lakas na dala ng mga alon ng tunog ay napakaliit. Halimbawa sampung libong taon.

Ang mga alon ng ultrasonic ay maaaring gawin sa mga direksyon na direksyon, katulad ng mga sinag ng ilaw. Ang mga direksyon na ultrasonic beams ay malawakang ginagamit sa sonar. Ang ideyang ito ay ipinasa ng pisisista ng Pransya na si P. Langevin (1872 - 1946) sa panahon ng Unang Digmaang Pandaigdig (noong 1916). Sa pamamagitan ng paraan, ang pamamaraan ng lokasyon ng ultrasonic ay nagbibigay-daan sa paniki upang mai-orient ang sarili nang maayos kapag lumilipad sa dilim.

Equation ng alon

Sa larangan ng mga proseso ng alon, may mga tinatawag na equation kumaway , na naglalarawan sa lahat ng mga posibleng alon, anuman ang kanilang partikular na anyo. Sa kahulugan nito, ang equation ng alon ay katulad ng pangunahing equation ng dinamika, na naglalarawan sa lahat ng posibleng paggalaw ng isang materyal na punto. Ang equation para sa anumang partikular na alon ay ang solusyon sa equation ng alon. Kunin natin ito. Upang magawa ito, nag-iiba-iba tayong dalawang beses tungkol sa t at higit sa lahat ay nagsasaayos ng equation na alon ng eroplano .

(1)

Mula dito nakukuha natin.

(*)

Magdagdag tayo ng mga equation (2).

Palitan x sa (3) mula sa equation (*). Tatanggap kami.

Isaalang-alang natin iyan at nakukuha natin.

, o . (4)

Ito ang equation ng alon. Sa equation na ito ay ang bilis ng yugto, - nabla operator o operator ng Laplace.

Ang anumang pagpapaandar na nagbibigay-kasiyahan sa Eq. (4) ay naglalarawan ng isang tiyak na alon, at ang parisukat na ugat ng katumbasan ng koepisyent sa pangalawang hango ng pag-aalis na may paggalang sa oras ay nagbibigay ng bilis ng phase ng alon.

Madaling mapatunayan na ang equation ng alon ay nasiyahan ng mga equation ng eroplano at spherical waves, pati na rin ang anumang equation ng form

Para sa isang alon ng eroplano na nagpapalaganap sa direksyon, ang equation na alon ay mayroong form:

.

Ito ay isang isang-dimensional na equation ng alon ng pangalawang pagkakasunud-sunod sa bahagyang derivatives, na wasto para sa homogenous na isotropic media na may kapabayaan na pamamasa.

Mga alon ng electromagnetic

Isinasaalang-alang ang mga equation ni Maxwell, nagsulat kami ng isang mahalagang konklusyon na ang isang alternating electric field ay bumubuo ng isang magnetic field, na naging alternating din. Kaugnay nito, ang isang alternating magnetic field ay bumubuo ng isang alternating electric field, atbp. Ang patlang ng electromagnetic ay maaaring mag-iral nang nakapag-iisa - nang walang singil sa kuryente at mga alon. Ang pagbabago sa estado ng patlang na ito ay may isang character na alon. Ang mga larangan ng ganitong uri ay tinatawag electromagnetic waves ... Ang pagkakaroon ng mga electromagnetic na alon ay sumusunod mula sa mga equation ni Maxwell.

Isaalang-alang ang isang homogenous na walang kinikilingan () di-pagsasagawa () daluyan, halimbawa, para sa pagiging simple, isang vacuum. Para sa kapaligirang ito, maaari kang sumulat:

, .

Kung ang anumang iba pang homogenous na walang kinikilingan na medium na hindi gumaganap ay isinasaalang-alang, kinakailangan na magdagdag at sa mga equation na nakasulat sa itaas.

Isulat natin ang mga pagkakatulad na pagkakatulad ni Maxwell sa pangkalahatang form.

, , , .

Para sa medium na isinasaalang-alang, ang mga equation na ito ay may form:

, , ,

Isusulat namin ang mga equation na ito tulad ng sumusunod:

, , , .

Ang anumang proseso ng alon ay dapat na inilarawan ng isang equation ng alon na nag-uugnay sa pangalawang derivatives na may paggalang sa oras at mga coordinate. Mula sa mga equation na nakasulat sa itaas, sa pamamagitan ng simpleng mga pagbabago, maaaring makuha ang sumusunod na pares ng mga equation:

,

Ang mga ugnayan na ito ay magkatulad na mga equation ng alon para sa mga patlang at.

Alalahanin iyon sa equation ng alon ( ) ang kadahilanan sa harap ng pangalawang hango sa kanan ay ang katumbasan ng parisukat ng tulin ng yugto ng alon. Samakatuwid,. Ito ay naka-out na sa isang vacuum ang bilis na ito para sa isang electromagnetic alon ay katumbas ng bilis ng ilaw.

Pagkatapos ang mga equation ng alon para sa mga patlang at maaaring isulat bilang

at .

Ang mga equation na ito ay nagpapahiwatig na ang mga electromagnetic na patlang ay maaaring umiiral sa anyo ng mga electromagnetic na alon, ang tulin ng yugto na kung saan sa vacuum ay katumbas ng bilis ng ilaw.

Ang pagsusuri sa matematika ng mga equation ni Maxwell ay nagbibigay-daan sa amin upang tapusin ang tungkol sa istraktura ng isang electromagnetic na alon na kumakalat sa isang homogenous na walang kinikilingan na medium na walang kondaktibo sa kawalan ng mga alon at mga libreng singil. Sa partikular, maaari kaming gumuhit ng isang konklusyon tungkol sa istraktura ng vector ng alon. Ang alon ng electromagnetic ay mahigpit na nakahalang alon sa diwa na ang mga vector at patayo sa vector speed velocity , ibig sabihin sa direksyon ng pamamahagi nito. Ang mga vector, at, sa pagkakasunud-sunod kung saan nakasulat, ay form kanang kamay na orthogonal triplet ng mga vector ... Sa likas na katangian, mayroon lamang mga kanang kamay na electromagnetic na alon, at walang mga kaliwang alon. Ito ay isa sa mga pagpapakita ng mga batas ng magkatulad na paglikha ng alternating magnetic at electric field.

Ang solid, likido, gas na mga katawan ng malalaking sukat ay maaaring isaalang-alang bilang isang daluyan na binubuo ng mga indibidwal na mga particle na nakikipag-ugnay sa bawat isa sa pamamagitan ng mga puwersa ng koneksyon. Ang pagganyak ng mga panginginig ng mga maliit na butil ng daluyan sa isang lugar ay nagiging sanhi ng sapilitang panginginig ng mga kalapit na mga maliit na butil, na kung saan, ay pinupukaw ang mga kasunod na panginginig, atbp.

Ang proseso ng paglaganap ng mga panginginig sa kalawakan ay tinatawag na isang alon.

Kumuha ng isang mahabang goma at goma ang isang dulo ng kurdon sa isang patayong eroplano. Ang nababanat na pwersa na kumikilos sa pagitan ng mga indibidwal na bahagi ng kurdon ay magdudulot ng mga panginginig ng boses sa kurdon, at makakakita kami ng isang alon na naglalakbay sa kurdon.

Ang isa pang halimbawa ng mga mekanikal na alon ay mga alon sa ibabaw ng tubig.

Kapag ang mga alon ay kumakalat sa kurdon o sa ibabaw ng tubig, ang mga panginginig ay nagaganap patapat sa direksyon ng paglaganap ng alon. Ang mga alon kung saan nangyayari ang mga oscillation patayo sa direksyon ng pagpapalaganap ay tinatawag na mga shear waves.

Paayon alon.

Hindi lahat ng alon ay makikita. Matapos matamaan ang sanga ng tuning fork gamit ang martilyo, nakakarinig kami ng isang tunog, kahit na wala kaming makitang anumang mga alon sa hangin. Ang pang-amoy ng tunog sa aming mga organ sa pandinig ay nangyayari kapag ang presyon ng hangin ay pana-panahong nagbabago. Ang mga oscillation ng tuning fork branch ay sinamahan ng pana-panahong compression at rarefaction ng hangin na malapit dito. Ang mga proseso ng compression at rarefaction na ito ay kumalat

sa hangin sa lahat ng direksyon (Larawan 220). Ang mga ito ay mga alon ng tunog.

Kapag kumakalat ang isang alon ng tunog, ang mga maliit na butil ng daluyan ay nanginginig sa direksyon ng paglaganap ng mga panginginig. Ang mga alon kung saan nagaganap ang mga oscillation kasama ang direksyon ng paglaganap ng alon ay tinatawag na mga paayon na alon.

Ang mga paayon na kalooban ay maaaring mangyari sa mga gas, likido at solido; ang mga nakahalang alon ay kumakalat sa mga solido, kung saan ang mga nababanat na puwersa ay bumangon sa panahon ng pagpapagaling ng paggugupit o sa ilalim ng pagkilos ng ibabaw ng pag-igting at lakas ng grabidad.

Parehong sa nakahalang at paayon na alon, ang proseso ng paglaganap: mga oscillation, ay hindi sinamahan ng paglipat ng bagay sa direksyon ng paglaganap ng alon. Sa bawat punto sa kalawakan, ang mga maliit na butil ay nag-iisa lamang na nauugnay sa posisyon ng balanse. Ngunit ang paglaganap ng mga panginginig ay sinamahan ng paglipat ng enerhiya ng panginginig ng boses mula sa isang punto ng daluyan patungo sa isa pa.

Ang haba ng haba ng daluyong.

Ang bilis ng paglaganap ng alon. Ang bilis ng paglaganap ng mga oscillation sa kalawakan ay tinatawag na bilis ng alon. Ang distansya sa pagitan ng mga puntos na pinakamalapit sa bawat isa, na nagpapasayaw sa parehong mga yugto (Larawan 221), ay tinatawag na haba ng daluyong. Ang ugnayan sa pagitan ng haba ng daluyong K, ang tulin ng alon at ang oscillation na panahon D ay ibinibigay ng ekspresyon

Dahil ang bilis ng alon ay nauugnay sa dalas ng mga oscillation ng equation

Pag-asa ng bilis ng paglaganap ng alon sa mga katangian ng daluyan.

Kapag lumitaw ang mga alon, ang kanilang dalas ay natutukoy ng dalas ng mga oscillation ng mapagkukunan ng alon, at ang bilis ay nakasalalay sa mga katangian ng daluyan. Samakatuwid, ang mga alon ng parehong dalas ay may iba't ibang haba sa iba't ibang media.