Волны

Есть много свойств, которые чаще всего используют для описания волн. Они включают в себя амплитуду, частоту, период, длину волны, скорость и фазу.

График волны

При изображении волны при решении какой либо физической или математической задачи на рисунке волна видна, как моментальный снимок. Вертикальная ось в таком случае - это амплитуда волны, в то время как горизонтальная ось может быть расстоянием или временем, зависит от каждой конкретной задачи.
На рисунке ниже можно увидеть, что самая высокая точка на графике волны называется гребнем, а самая низкая точка называется впадиной. Линия, проходящая через центр волны, является положением покоя среды, если волна не проходила.

Можно определить ряд волновых свойств из графика.

Амплитуда

Амплитуда волны является мерой смещения волны от ее положения покоя. Амплитуда показана на графике ниже.

Амплитуда обычно рассчитывается путем просмотра графика волны и измерения высоты волны из положения покоя.

Амплитуда является мерой силы или интенсивности волны.

Например, при взгляде на звуковую волну амплитуда будет измерять громкость звука. Энергия волны также изменяется прямо пропорционально амплитуде волны.

Длина волны

Длина волны

Это расстояние между двумя соответствующими точками в последовательных циклах волны.

Она может быть измерена между двумя гребнями волны или двумя впадинами волны. Длина волны обычно представлена в физике греческой буквой лямбда $λ$.

Частота и период

Частота волны

Это количество циклов, которое циклически повторяется.

Частота измеряется в герцах или циклах в секунду. Частота часто представлена строчной буквой $f$.

Период волны

Это время между гребнями волны.

Период измеряется в единицах времени, таких как секунды. Период обычно представлен заглавной буквой $T$.
Период и частота тесно связаны друг с другом. Период обратно пропорционален частоте и наоборот, как показано в следующей формуле:

$T = 1 / f$

Скорость волны

Другим важным свойством волны является скорость распространения. Скорость механических волн зависит от среды, через которую проходит волна. Например, звук будет распространяться в воде с другой скоростью, чем в воздухе.
Скорость волны обычно обозначается буквой $v$. Скорость может быть рассчитана путем умножения частоты на длину волны.

$v = f · λ$

Разделяют два вида волн: поперечные и продольные.

Поперечная волна

Движение, при котором все точки волны колеблются по траекториям под прямым углом к направлению движения волны.

Поверхностные волны на воде и электромагнитные (например, радио- и световые волны) представляют собой примеры поперечных волн.

Продольная волна

Волна, состоящая из периодического возмущения или вибрации, которая происходит в том же направлении, что и продвижение волны.

Спиральная пружина, которая сжимается на одном конце, а затем освобождается, испытывает волну сжатия, которая проходит по ее длине с последующим растяжением; точка на любом витке пружины будет двигаться вместе с волной и возвращаться по тому же пути, проходя через нейтральное положение и затем снова изменяя свое движение. Звук, движущийся в воздухе, также сжимает и разжижает газ в направлении движения звуковой волны.

Заказать статью по физике у экспертов биржи Студворк!

Тест по теме «Волны»