Закон распространения волн, свойства электромагнитных и механических волн

| 1 октября, 2021 | Физика

Волны на воде — это поперечные механические волны , они поперечные, потому что частицы среды колеблются перпендикулярно направлению распространения волны, образуя гребни и впадины, и механические, потому что им нужна среда для распространения.

Электромагнитные и механические волны

Электромагнитные волны — это волны, которым не нужна среда для распространения там, где они распространяются в вакууме. Все они являются поперечными волнами, такими как видимые световые волны, инфракрасные волны и радиоволны (используемые в радарах).

Механические волны — это волны, которым для распространения нужна среда, в которой они не распространяются в вакууме. Это могут быть поперечные волны, такие как волны на воде, или продольные волны, такие как звуковые волны .

Астронавты используют беспроводные устройства, чтобы общаться друг с другом на поверхности Луны, потому что звук — это механические волны, которые не могут распространяться через вакуум, в то время как беспроводное устройство работает со светом, который может распространяться через вакуум.

Скорость распространения

Эти электромагнитные волны распространяются по скорости = 3 · 10 8 м / сек, в вакууме , а их скорость уменьшается , когда они передают в средах, Радиоволны поперечные электромагнитные волны. они поперечные, потому что частицы среды колеблются перпендикулярно направлению распространения волн, образуя гребни и троги, и электромагнитные, потому что они распространяются в вакууме.

Механические волны распространяются со скоростью, которая намного меньше скорости электромагнитных волн в среде. Звуковые волны — это продольные механические волны. Они продольные, потому что частицы среды колеблются вдоль направления распространения волн, образуя сжатия и разрежения, и механические, потому что им нужна среда для распространения.

Слышать гром после того, как увидела молнию, хотя они оба происходят одновременно, потому что свет молнии — это электромагнитные волны , а звук грома — это механические волны , где скорость распространения электромагнитных волн намного больше, чем скорость распространения механических волн. волны в воздухе.

Мы не можем слышать звук солнечных взрывов, но мы можем видеть исходящий от них свет, потому что звук — это механические волны , которые не могут распространяться через вакуум между Солнцем и Землей, в то время как свет — это электромагнитные волны , который может распространяться в вакууме.

Электромагнитные волны — это тип поперечных волн, которые могут распространяться в свободном пространстве. Они состоят из электрического и магнитного полей, перпендикулярных друг другу и направлению распространения волны .

Сторожевые собаки спят, прижав одно ухо к полу, потому что скорость звука через твердые тела (пол) больше, чем его скорость через воздух, что позволяет им слышать звук быстрее.

Некоторые понятия, относящиеся к волновому движению и его свойствам

  1. Длина волны
  2. Амплитуда волны
  3. Скорость волны
  4. Частота волны

Длина волны (λ)

Длина волны (λ) поперечной волны — это расстояние между двумя последовательными гребнями или впадинами. Длина волны (λ) продольной волны — это расстояние между центрами двух последовательных сжатий или разрежений. Единица измерения длины волны (λ) — «метр».

Законы, используемые для определения длины волны:

  • Длина волны поперечной волны = 2 × горизонтальное расстояние между последующим гребнем и впадиной.
  • Длина продольной волны = 2 × расстояние между центрами последовательного сжатия и разрежения.
  • Длина волны = расстояние, пройденное волнами / количество волн.

Амплитуда волны

Амплитуда волны — это максимальное смещение, достигаемое частицами среды от их положения покоя. Единицей измерения амплитуды волны является «метр».

Расстояние по вертикали между гребнем и впадиной волны = 2 × амплитуда волны

Амплитуда волны = расстояние по вертикали между гребнем и впадиной волны / 2

Когда амплитуда механической волны составляет 3 см, это означает, что максимальное смещение, достигаемое частицами среды от их положения покоя в такой волне, составляет 3 см (0,03 м).

Скорость волны (В)

Скорость передачи энергии, переносимой волной, представлена ​​скоростью волны. Скорость волны — это расстояние, которое волна преодолевает за одну секунду. Единица измерения скорости волны — «метр в секунду (м / с)».

Скорость волны = расстояние, пройденное волной в метрах (м) / время в секундах (с)

Скорость волны постоянна в одной и той же среде, но изменяется от одной среды к другой следующим образом:

  • Скорость звуковых волн в воздухе = 340 м / с.
  • Скорость звуковых волн в воде = 1500 м / с.
  • Скорость звуковых волн в воде = 1850 м / с.

Скорость звука в твердых телах> скорость звука в жидкостях> скорость звука в газах (воздухе).

Когда звуковые волны передаются из воздуха в воду, скорость звуковых волн увеличивается. При т он расстояние , которое покрыто волны в воде через одну минуту = 9 × 10 4 , это означает , что скорость волны = 1500 м / с , который может быть рассчитан по следующему закону: V = 9 × 10 4 /60 = 1500 м / с.

Частота волны (F)

Частота волны — это количество полных волн, генерируемых источниками за одну секунду. Единица измерения частоты — «Герцы». Периодическое время волны — это время, необходимое для создания одной волны.

Частота волны = количество полных волн / время в секундах (с).

Периодическое время волны (T) = 1 / Частота (F).

По мере того, как частота волны в той же среде увеличивается, ее длина волны уменьшается, потому что скорость волны постоянна в той же среде, поэтому частота волны обратно пропорциональна ее длине волны.

Приливные волны, известные как волны цунами, имеют длину волны = 200 км, амплитуду = 30 м и движутся со скоростью = 800 км / час.

Стеклянная чашка разбивается, когда ее собственная частота эквивалентна частоте ближайшего источника звука, поскольку амплитуда колебаний частиц чашки становится слишком большой. Это явление известно как резонанс.

Закон распространения волн

Это соотношение между скоростью волны (V), ее частотой (F) и длиной волны (λ).

Расстояние, пройденное волной за одну секунду = Количество полных волн за одну секунду × Длина полной волны

Следовательно, скорость волны (V) = частота (F) × длина волны (λ).

Это соотношение известно как закон распространения волн и может применяться для всех типов волн.

Волновая скорость света и радиоволн одинакова, хотя их частоты различаются, потому что оба они являются электромагнитными волнами, которые имеют одинаковую скорость в вакууме, поэтому умножение частоты и длины волны каждой из них = постоянное значение = 3 × 10 8 м / с.