Вълни: видове вълни и дефиниране на вълна. Видове електромагнитни и звукови вълни

Вълните не са само във водата. Те се състоят от звук, светлина и т.н. Как може да бъде това и какви са вълните изобщо?

същност

Този термин се използва в различни научни области, но преди всичко във физиката. Според терминологията на тази дисциплина процесът на разпространение на трептенията е вълна. Определението не е трудно, но в действителност всичко не е толкова просто. В този случай отделните частици не се движат, а се придвижват само до равновесните си позиции. От това, което следва това свойство на вълните: те са средство за пренасяне на енергия без промени в материята. Понякога това се случва, но само като страничен ефект. Тези, които някога са били в морето, представете си какво е вълната.

Определението обаче не е единственото нещо, което трябва да знаете, когато се сблъскате с това явление. Важното е, че тя е изключително тясно свързана с колебанията, така че тяхното изучаване се извършва както на теория, така и на практика.

произход

Вълните могат да се генерират по различни начини. Причината за възникването им е винаги възбуждането на частиците и тяхното отстраняване от равновесието. Това може да се направи с помощта на специални устройства, като антени или емитери. В допълнение, причината може да бъде появата на нестабилност, както в случая на силен вятър, поради което вълните се движат по водата.

История на феномена

Изследването на механизма за появата и размножаването на вълни в различни научни дисциплини като океанология, сеизмология, механика, акустика, медицина и, разбира се, физика като цяло и много други, са изследвани от много известни учени. Смята се, че най-значимият принос е направен от германския изследовател Хайнрих Херц. Той установява някои закономерности и открива преди това неизвестни феномени, свързани с взаимодействието на електромагнитни вълни, например смущения, дифракция и поляризация. Неговото изследване впоследствие се използва за създаване на радиокомуникации. Разбира се, имаше и други учени, които изучаваха този феномен и направиха значителен принос за развитието на науката, например Максуел, но това беше името на Херц, което беше обезсмъртено в единицата за измерване на честотата на вълните.

Видове вълни

Има огромен брой класификации на различни основания. На първо място, това е посоката на колебанията на вълните. Видове вълни по този критерий: надлъжни, напречни, смесени. Съществуват и съвсем различни начини за групирането им: описанието на уравненията, геометрията, физическата среда и т.н.

Важно е, че когато се появи този феномен, не се появи нищо съществено ново в веществото, само организацията на частиците се променя, което генерира определени събития. От гледна точка на възприятието тя може да бъде изразена като светлина, цвят, звук, радиация, както и енергия, която не е видима за окото и т.н. На свой ред те също могат да бъдат класифицирани.

Освен това механичните и електромагнитните вълни все още се отличават. Видовете вълни от първата категория също могат да бъдат разделени на еластични вълни и тези, които възникват по повърхността на водата. Тази класификация предполага разглеждане на средата за разпространение. Като цяло основната и най-популярната дивизия включва само звукови и електромагнитни вълни. За тях в бъдеще и ще бъдат обсъдени по-подробно.

Общо описание

Всяка вълна има редица свойства и параметри, с които тя може да бъде описана. Първо, това е нейната дължина, която се обозначава с ламбда- (ламбда). Освен това има честота, период и скорост. Върхът на вълната или повърхността, т.е. набор от точки в същата фаза, и лъч или вектор, посочващи посоката на разпространение, са избрани отделно.

При последните два параметъра е свързана друга класификация. В зависимост от типа на фронта, вълните могат да бъдат сферични и плоски. За опростени изчисления и за решаване на някои проблеми повърхността може да се счита за плоска, но само ако е значително отстранена от източника. Въз основа на всички тези характеристики и различни видове вълни се разграничават.

примери

В допълнение към най-разбираемите неща, като звука на низ или вълни по морето, човек би могъл да се замисли и за кръгове по водата, излизаща от изоставен камък, експлозии, мечти на мек матрак и много други явления. Ултравиолетов или ултравиолетов инфрачервени лъчи, както и това, което не се чува за човешкото ухо - всичко това са прояви на едно и също явление - разпространението на вълната. Видовете вълни са толкова разнообразни и самите те са толкова многобройни, че наистина е трудно да се повярва, че такива различни неща всъщност имат една природа.

Звукови вълни: функции

Слушането дава на човек огромно количество информация за света около него. Но без вълни, би било невъзможно. Звуковото им разнообразие се отнася до еластичността. Тяхната особеност се състои в това, че дължината на тези вълни и съответно честотата са такива, че надморската височина е в рамките на ушите. За хората този диапазон е от 20 до 20 000 херца. Всичко, което е по-ниско, се нарича инфразвук, а по-горе - ултразвук. Първият все още е слабо разбран, но вторият е широко използван в науката, медицината и много други области. Това са видовете звукови вълни. Техните характеристики се определят от параметри като дължина, честота и комбинация от различни вибрации. В зависимост от това, съответно, обемът, тонът и тонът.

Подобно на всяка друга вълна звукът е естествено причинен от колебания. Това може да се усети, например, докато сте на концерт до колоната. Вълните могат да се разпространяват в много видове медии, включително течни и твърди. Във вакуум, както се смята, звуците не са чути. Ето защо толкова често има упреци по посока на холивудските режисьори, снимащи сцени с големи и силни експлозии в безвъздушното пространство. проучване звукови вибрации и вълните се занимават с доста голяма част от физиката - акустика. Тази изключително интересна наука има много приложения в живота. Например, с помощта на акустичните познания, концертните и оперилните зали са проектирани така, че презентациите да се чуват на всяко място.

Възприемането на звуците от човека и животните се дължи на превръщането на механичните вибрации в електрически сигнали. Този механизъм е доста сложен, но неговата стойност не може да бъде подчертана. Същото обаче може да се каже и за звуците като цяло. С тяхна помощ можете да общувате, да прехвърляте информация, да променяте настроението си. Те засягат хората, дори и да са извън слуха. Ето защо има, например, концепцията за "шумово замърсяване". На единица силата на звука приет bel, наречен така в чест на учения A. Bella, изобретателя на телефона.

Свойства и видове електромагнитни вълни

Но има и специален тип колебание, без което е трудно да си представим модерния живот. Мобилни телефони, безжични комуникации, радио, микровълнови печки и много други устройства нямаше да съществуват, ако електромагнитните вълни не бяха отворени. И все пак би било невъзможно да се възприемат цветовете и светлината няма да съществува. Възможно ли е да си представите това?

За разлика от звуците, този вид трептения може да се разпространява във всяка среда, включително във вакуум, и тяхната скорост е равна на скоростта на светлината. Всъщност този тип вълни са разпространението на електромагнитни полета в пространството и времето. Тяхната структура е изключително интересна, защото се състои от две части. Магнитните и електрическите полета се редуват взаимно и се разпространяват по взаимно перпендикулярни вектори. Едно от основните свойства на такава вълна е, че тя винаги е напречна. В допълнение, тя винаги се разпространява с ускорение.

Има различни видове електромагнитни вълни в зависимост от тяхната дължина. Има 6 основни диапазона от най-дългия до най-краткия:

• радиовълни;
• инфрачервено лъчение, с други думи топлина;
• видима светлина и цветове;
• ултравиолетова светлина;
• Рентгенови лъчи;
• гама лъчение (включително радиация).

Всъщност, практически е невъзможно да си представим света без всички тези явления.