Характеристики волны

Волной или волновым процессом называется процесс распространения колебания в упругой среде. Вместе с волной от частицы к частице среды передается состояния колебательного движения и его энергия. Поэтому основным свойством всех волн являются перенос энергии без переноса вещества.

Рассмотрим типы волн (рис. 10.2).

Продольные – волны, у которых направление распространения волн совпадает с направлением колебаний частиц среды.

Продольные волны могут распространяться в средах, в которых возникают упругие силы при деформациях сжатия и растяжения, т.е. в жидких, твердых и газообразных телах (рис. 10.2-1).

Поперечные волны – волны, у которых направление колебаний частиц среды перпендикулярно направлению распространения волны.
Поперечные волны распространяются в средах, в которых возникает деформация сдвига, т.е. в твердых телах (рис. 10.2-2).

Рисунок 10.3 – Гармонические колебания

λ

λ

Х

t

ξ

L t1UKDXHTtVBSKC5JzEtJzMnPS7VVqkwtVrK34+UCAAAA//8DAFBLAwQUAAYACAAAACEAj+XEhsgA AADdAAAADwAAAGRycy9kb3ducmV2LnhtbESPT0sDMRDF70K/Q5iCF2mzVbBl27SIUBD8A66252Ez 3SzdTLZJbFc/vXMQvM3w3rz3m9Vm8J06U0xtYAOzaQGKuA625cbA58d2sgCVMrLFLjAZ+KYEm/Xo aoWlDRd+p3OVGyUhnEo04HLuS61T7chjmoaeWLRDiB6zrLHRNuJFwn2nb4viXntsWRoc9vToqD5W X97ANr++uOfdaTjezd3Jx/1b1f/cGHM9Hh6WoDIN+d/8d/1kBX8+E375RkbQ618AAAD//wMAUEsB Ai0AFAAGAAgAAAAhAPD3irv9AAAA4gEAABMAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAFtDb250ZW50X1R5cGVz XS54bWxQSwECLQAUAAYACAAAACEAMd1fYdIAAACPAQAACwAAAAAAAAAAAAAAAAAuAQAAX3JlbHMv LnJlbHNQSwECLQAUAAYACAAAACEAMy8FnkEAAAA5AAAAEAAAAAAAAAAAAAAAAAApAgAAZHJzL3No YXBleG1sLnhtbFBLAQItABQABgAIAAAAIQCP5cSGyAAAAN0AAAAPAAAAAAAAAAAAAAAAAJgCAABk cnMvZG93bnJldi54bWxQSwUGAAAAAAQABAD1AAAAjQMAAAAA " adj=",11025"> Упругие волны называются гармоническими, если их характеристики изменяются по гармоническому закону.

Волны характеризуются длиной, частотой и скоростью распространения.

Длина волны (λ) – расстояние между двумя точками волны, совершающими колебания в одинаковых фазах (рис. 10.3).

Частота волны (ν) – количество колебаний частиц упругой среды в единицу времени (в одну секунду).

Период волны(Т) – время, за которое волна проходит расстояние, равное длине волны.

В СИ: λ = [м], ν = [Гц], Т = [с].

Взаимосвязь между длиной, частотой и скоростью распространения волны:

.

Волновой фронт – геометрическое место точек, до которых дошло колебание к моменту времени t. Волновая поверхность – геометрическое место точек, колеблющихся в одинаковых фазах.

Если волновая поверхность представляет собой совокупность плоскостей, параллельных друг другу, то волна называется плоской, если концентрических сфер – сферическая (рис. 10.4).

Рисунок 10.4 - Сферические границы фронта волны