Интерференция когерентных волн. Амплитуда результирующего колебания при интерференции двух волн, условия минимумов и максимумов амплитуды.

Электромагнитная волна. Условия и механизмы ее возникновения. Скорость и длина электромагнитной волны в вакууме и различных средах. Показатель преломления волны. Шкала электромагнитных волн. Характеристики электромагнитных волн различных интервалов длин волн.

Упругие волны. Механизмы и условия возникновения упругих волн. Поперечные и продольные упругие волны, условия их возникновения. Формулы скорости упругих волн в различных средах. Длина волны. Циклическое волновое число. Уравнение плоской волны.

Квазиупругая сила. Математический и физический маятники. Циклическая частота гармонического осциллятора. Энергия колебаний.

Квазиупругая сила - направленная к центру О сила. модуль которой пропорционален расстоянию r от центра О до точки приложения силы (F=-cr), где с - постоянный коэффициент, численно равный силе, действующей на единице расстояния. К. с. является силой центральной и потенциальной с силовой функцией U=-0,5cr2. Примерами К. с. служат силы упругости, возникающие при малых деформациях упругих . Приближённо квазиупругой силой можно также считать касательную составляющую силы тяжести, действующей на матем маятник при малых его отклонениях от вертикали.

Математический маятник — осциллятор, представляющий собой механическую систему, состоящую из материальной точки, находящейся на невесомой нерастяжимой нити или на невесомом стержне в однородном поле сил тяготения. Период малых собственных колебаний математического маятника длины l неподвижно подвешенного в однородном поле тяжести с ускорением свободного падения g равен

и не зависит от амплитуды и массы маятника.

Физический маятник — осциллятор, представляющий собой твёрдое тело, совершающее колебания в поле каких-либо сил относительно точки, не являющейся центром масс этого тела, или неподвижной оси, перпендикулярной направлению действия сил и не проходящей через центр масс этого тела.

Осциллятор — система, совершающая колебания, то есть показатели которой периодически повторяются во времени.

Гармонический осциллятор— это система, которая при смещении из положения равновесия испытывает действие возвращающей силы , пропорциональной смещению (согласно закону Гука):

Упругие волны (звуковые волны) — волны, распространяющиеся в жидких, твёрдых и газообразных средах за счёт действия упругих сил.

В зависимости от частоты различают инфразвуковые, звуковые и ультразвуковые упругие волны.

В жидких и газообразных средах может распространяться только один тип упругих волн — продольные волны. В волне этого типа движение частиц осуществляется в направлении распространения волны.

В твёрдых телах существуют касательные напряжения, что приводит к существованию других типов волн, в которых движение частиц осуществляется по более сложным траекториям.

Упругие волны, распространяющиеся в земной коре, называют сейсмическими волнами.

Наиболее распространёнными типами упругих волн в твёрдых телах являются:

-продольные волны;

-поперечные волны, движение частиц перпендикулярно направлению распространения волны;

-поверхностные волны (например волны Рэлея, где движение частиц происходит по эллипсам);

-волны в тонких пластинах — волны Лэмба.

Длина волны — расстояние между двумя ближайшими друг к другу точками, колеблющимися в одинаковых фазах. Величина , обратная длине волны, называется волновым числом и имеет смысл пространственной частоты.

5.Энергетические характеристики волн: объемная плотность энергии волны, поток энергии волны, плотность потока энергии волны, интенсивность волны, спектральная плотность потока энергии излучения.

Пусть v* - скорость частиц среды в какой-то момент времени в какой-то точке пространства (или, точнее, в физически малом объёме dV). Объёмная плотность кинетической энергии Wk запишется (r - плотность среды):

Объёмная плотность потенциальной энергии упруго деформируемой среды равна:

Учитывая, что:

имеем:

Причём в каждой точке пространства объёмные плотности кинетической и потенциальной энергий равны. Этот вывод справедлив для любых волн в упругих средах: полная механическая энергия волны в каждой точке есть сумма двух равных слагаемых, потенциальной и кинетической энергий.

Из вышеприведённой формулы следует, что среднее за период значение объёмной плотности энергии равно:

Поток энергии через площадку dS - энергия, прошедшая через эту площадку в единицу времени.

Если скорость переноса энергии , то поток энергии через площадку dS запишется:

Если площадка расположена не перпендикулярно направлению распространения энергии, следует писать в более общем виде:

Если площадка расположена параллельно вектору скорости, то, разумеется, поток энергии через неё равен нулю. Напомню, что под направлением ориентации площадки понимается направление нормали к её поверхности.

Загрузка...

Плотность потока энергии U есть поток энергии через единичную площадку, то есть

В отличие от потока плотность потока - величина векторная.

Среднее значение модуля вектора плотности потока энергии есть интенсивность волны:

Обратите внимание, что интенсивность упругой (то есть механической, звуковой) волны зависит как от амплитуды, так и от частоты, - в отличие от интенсивности электромагнитной волны, которая зависит только от амплитуды и не зависит от частоты.

Интенсивность — скалярная физическая величина, количественно характеризующая мощность, переносимую волной в направлении распространения. Численно интенсивность равна усреднённой за период колебаний волны мощности излучения, проходящей через единичную площадку, расположенную перпендикулярно направлению распространения энергии. В математической форме это может быть выражено следующим образом:

где T — период волны, dP — мощность, переносимая волной через площадку dS.

Интенсивность волны связана со средней плотностью энергии w в волне и скоростью распространения волны u следующим соотношением:

Единицей измерения интенсивности в системе СИ является Вт/м², в системе СГС — эрг/с·см².

Спектральная плотность энергии — — функция частоты и температуры, связанная с объемной плотностью излучения формулой:

Следует отметить, что спектральная плотность энергетической светимости для абсолютно черного тела связана со спектральной плотностью энергии следующим соотношением:

— для абсолютно черного тела.

Электромагнитные волны— распространяющееся в пространстве возмущение (изменение состояния)электромагнитного поля (то есть, взаимодействующих друг с другом электрического и магнитного полей).

Электромагнитная волна представляет собой процесс последовательного, взаимосвязанного изменения векторов напряжённости электрического и магнитного полей, направленных перпендикулярно лучу распространения волны, при котором изменение электрического поля вызывает изменения магнитного поля, которые, в свою очередь, вызывают изменения электрического поля.

Источником эм волн являются ускоренно движущиеся электрические заряды, а также переменные, электрические и магнитные поля.

Эм волны распространяются в вакууме со скоростью света, скорость и длина зависят от среды. n=c/v=sqrt(эпсилон*мю).-абсолютный показатель преломления.

Электромагнитные волны классифицируются по длине волны или связанной с ней частотой волны:

1) Низкочастотные волны;

2) Радиоволны;

3) Инфракрасное излучение;

4) Световое излучение;

5) Рентгеновское излучение;

6) Гамма излучение.

Низкочастотные волны представляют собой электромагнитные волны, частота колебаний которых не превышает 100 КГц.

Радиоволны представляют собой электромагнитные волны, длины которых превосходят 1 мм (частота меньше 3 1011гц = 300 Ггц) и менее 3 км (выше 100 кГц).

Радиоволны делятся на:

1. Длинные волны в интервале длин от 3 км до 300 м( частота в диапазоне 105 гц -106гц= 1 МГц);

2. Средние волны в интервале длин от 300 м до 100 м (частота в диапазоне 106 гц -3*106гц=3мгц);

3. Короткие волны в интервале длин волн от 100м до 10м (частота в диапазоне 3106гц-3107гц=30мгц);

4. Ультракороткие волны с длиной волны меньше 10м(частота больше 3107гц=30Мгц).

Ультракороткие волны в свою очередь делятся на :

а) метровые волны;

б) сантиметровые волны;

в) миллиметровые волны;

Инфракрасное,световое, включаяультрафиолетовое, излучения составляют оптическую область спектра электромагнитных волн. Оптический спектр занимает диапазон длин электромагнитных волн в интервале от 210-6м= 2мкм до 10-8м=10нм (по частоте от1.51014гц до 31016гц). Верхняя граница оптического диапазона определяется длинноволновой границей инфракрасного диапазона, а нижняя коротковолновой границей ультрафиолета.

В области рентгеновского и гамма излучения на первый план выступают квантовые свойства излучения.

Рентгеновское излучение составляют электромагнитные волны с длиной от50 нм до 10-3нм.

Гамма излучение составляют электромагнитные волны с длиной волны меньше 10-2нм.

Ответить

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Вы можете использовать HTML- теги и атрибуты:

<a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>

− 7 = 2