temat: FALE MECHANICZNE I ELEKTROMAGNETYCZNE

temat: FALE MECHANICZNE I ELEKTROMAGNETYCZNE
Specyficznym ruchem jest ruch falowy lub krócej – fale.
Falą nazywamy zaburzenie ośrodka rozprzestrzeniające się z pewną prędkością bez przemieszczania się masy.
Drgająca struna, czy membrana głośnika mogą spowodować powstanie fali dźwiękowej. Drganie patyka
uderzającego o wodę, zaburza ją w taki sposób, że na powierzchni obserwujemy rozchodzące się wybrzuszenia i
wgłębienia. Energiczne poruszanie sznurem góra – dół, czyli prostopadle do kierunku jego rozciągnięcia
powoduje powstanie rozchodzącego się w nim zaburzenia – fali. Również drgania ładunków elektrycznych są
przyczyną emisji fal elektromagnetycznych.
Falami mechanicznymi nazywa się fale rozchodzące się w ośrodkach sprężystych. Ich ruch polega na
przemieszczaniu się wychyleń cząstek ośrodka z położenia równowagi. Dzięki sprężystości ośrodka drgania
takie przekazywane są coraz to dalej położonym cząstkom i w ten sposób fala przechodzi przez ośrodek
materialny.
Ważny jest fakt, że sam ośrodek nie zmienia położenia. Wychyleniom ulegają jedynie jego cząstki z położeń
równowagi. Wraz z przemieszczaniem się wychyleń przez ośrodek przenoszona jest energia fali.
Falą podłużną będziemy nazywali taką, w której zaburzenie ośrodka rozchodzi się w kierunku
równoległym do kierunku drgań elementów tego ośrodka.
Przykładem fal mechanicznych podłużnych są np. fale dźwiękowe. Są to fale z zakresu częstotliwości
16 - 20000 Hz. Wywołują one wrażenia słuchowe. Fale o częstościach niższych od słyszalnych nazywa się
infradźwiękami , a o częstościach wyższych ultradźwiękami.
Falą poprzeczną będziemy nazywali taką, w której zaburzenie ośrodka rozchodzi się w kierunku
prostopadłym do kierunku drgań elementów tego ośrodka. Przykładem może być fala elektromagnetyczna .
Prędkość rozchodzenia się fal jest różna dla różnych fal. Największą prędkość mają fale
elektromagnetyczne w próżni. Prędkość ta ma wartość bliską 300 000 kilometrów na sekundę.
Z tą samą prędkością rozchodzi się światło w próżni. Światło jest bowiem również falą elektromagnetyczną.
W ciałach stałych, w których mogą rozchodzić się oba rodzaje fal, fale poprzeczne rozchodzą się wolniej.
WIELKOŚCI CHARAKTERYZUJĄCE FALE
A – amplituda - to największe wychylenie elementów
ośrodka z położenia równowagi w ruchu falowym.
λ – długość fali – to najmniejsza odległość między
dwoma punktami ośrodka tak samo wychylonymi.
T – okres – to czas, w którym zaburzenie falowe pokona
odległość równa długości fali.
f – częstotliwość – określa liczbę cykli w jednostce
czasu. Jednostką jest herc [ Hz]
Częstotliwość 1 herca odpowiada występowaniu jednego zdarzenia (cyklu) w ciągu 1 sekundy.
, gdzie:
f – częstotliwość, n – liczba drgań, t – czas, w którym te drgania zostały wykonane.
Częstotliwość jest również odwrotnością okresu :
Pozostałe wzory:
, gdzie v oznacza prędkość fali.