1. - Fizyka

Zjawiska falowe
Powierzchnia falowa to zbiór punktów ośrodka dających się połączyć, będących w tej samej
fazie drgań. Z punktu widzenia kształtu powierzchni falowej fale dzielą się na:
- koliste – zaburzenie punktowe,
- płaskie – zaburzenie liniowe.
ZASADA HUYGENSA:
I.
II.
Każdy punkt ośrodka po dojściu do niego zaburzenia staje się źródłem kulistej fali
cząstkowej.
Wypadkowa fal cząstkowych tworzy powierzchnię falową.
Dowodem słuszności I cz. zasady Huygensa jest zjawisko ugięcia fali:
Ugięciem fali nazywamy zmianę kierunku rozchodzenia się fali z jednego na nieskończenie
wiele.
Dowód słuszności II cz. Zasady Huygensa:
Źródło fali
Fala kolista
Fala płaska
Rozchodząca się fala mechaniczna może ulegać następującym zjawiskom:
ugięciu, odbiciu, załamaniu, interferencji i polaryzacji.
Zjawisko odbicia fali to zmiana kierunku rozchodzenia się fali w danym ośrodku na granicy
z innym ośrodkiem.
Kąt pomiędzy promieniem padającym a prosta normalną do
granicy ośrodków to kąt padania.
Kat pomiędzy promieniem odbitym a prosta normalną to kąt
odbicia.
α β
Prawo odbicia
Kąt odbicia jest równy kątowi padania. Promień padający odbity i prosta normalna leżą w
jednej płaszczyźnie.
β=α
Zjawisko załamania fali
Załamaniem fali nazywamy zmianę kierunku rozchodzenia się fali przy przejściu przez
granice ośrodków.
sin α =
B
α
α
A
β
BC
AC
, sin β =
AD
AC
BC V1
sin α
=
=
sin β
AD V2
α
C
sin α V1
=
= η 2,1
sin β V2
D
β
Prawo załamania dla danych dwóch ośrodków:
Stosunek sinusa padania do sinusa odbicia jest
wielkością stałą zwaną współcz. załamania ośrodka
drugiego względem pierwszego.
Warianty załamania:
1. V1 > V2
H2O
α
„Załamanie do normalnej”
β
H2SO4
sin α V1
=
⇒α > β
sin β V2
Załamanie od pierwotnego biegu ku
prostej normalnej.
2. V1 < V2
H2O
α
β
sin α V1
=
⇒α < β
sin β V2
Załamanie od pierwotnego biegu od
prostej normalnej.
„Załamanie od normalnej”
H2SO4
V1
V
1
= η 2,1 ∧ 2 = η1, 2 ⇒ η 2,1 =
η1, 2
V2
V1
Współczynnik załamania zależy tylko od rodzajów ośrodków pomiędzy którymi
fala przeszła i jest wielkością stabelaryzowaną.
Interferencja fal mechanicznych
Zjawisko interferencji fal mechanicznych w danym punkcie to nakładanie się w tym
punkcie fal pochodzących od różnych źródeł (co najmniej dwóch).
X
Jako skutek zjawiska interferencji
w danym punkcie możliwe są
bardzo różne drgania tego punktu
z amplitudami należącymi do
przedziału Cx∈< 0 , 2c >
Z1
Z2
wzmocnienie
wygaszenie
By w danym punkcie doszło do interferencyjnego wzmocnienia fale pochodzące od źródeł
musza spotkać się w tej samej fazie. A stanie się to gdy różnica dróg fal od źródeł do
danego punktu będzie równa całkowitej wielokrotności długości rozchodzącej się fali.
Z1 − Z 2 = k ⋅ λ
By w danym punkcie doszło do interferencyjnego wygaszenia, fale muszą spotkać się w fazach
przeciwnych. Stanie się tak, gdy różnica dróg będzie równa nieparzystej wielokrotności długości
fali.
Z 1 − Z 2 = (2 ⋅ k + 1) ⋅
λ
2
Fale stojące
Fala stojąca to skutek interferencji dwóch ciągów fal: padającej i odbitej, rozchodzących się w
danym ośrodku.
Węzły fali
stojącej
Strzałki fali
stojącej
Fala padająca
Fale dźwiękowe
λ
λ
Fala odbita