- типи хвиль
- Ті, що біжать хвилі
- стоячі хвилі
- звукові хвилі
- Електромагнітні хвилі
- електромагнітний спектр
- висновок
Наша сеть партнеров Banwar
Сучасний світ сповнений хвиль, вони знаходяться в нашому повсякденному житті, ми можемо виявити звукові хвилі - в музиці, механічні - в коливанні струн, електромагнітні хвилі в електриці і при світлі.
Галілео. Експеримент. Резонанс від хвилі
типи хвиль
- Отже, що ж таке хвилі? Вони не мають ні кольору, ні запаху, ні форми. Хвилі, скоріше, є процес або певний стан, які ми можемо описати математично і віднести до будь-яких фізичних явищ.
- Зате хвилі володіють властивостями, і одним з них є здатність передавати енергію з однієї точки в іншу, подібно до будь-пересувається об'єкту. З цією властивістю ми, так само, можемо зіткнутися в повсякденному житті. Наприклад, при штормі, сила морської хвилі настільки велика, що здатна перемістити камінь вагою в тонну, при спалюванні вугілля, ми користуємося продуктом згоряння, а сонячні батареї здатні трансформувати одну десяту сонячної енергії в електричну.
- Ще однією властивістю хвилі є лінійність. Вона проявляється в здатності коливань однієї хвилі не впливати на коливання іншого, а проходити паралельно. Наприклад, при розмові двох людей, звукові хвилі не відображаються, а, як би, накладаються один на одного.
Хвилі - це фундаментальне поняття у фізиці, на якому грунтуються багато явищ і процеси в природі і побуті. Ще Леонардо да Вінчі писав в п'ятнадцятому столітті про хвилях: «Імпульс набагато швидше води, тому що численні випадки, коли хвиля біжить від точки виникнення, а вода не рухається з місця ...»
Моделі біжать і стоячих хвиль
Ті, що біжать хвилі
Хвилі, що підкоряються синусоїдальній закону. Характеристиками таких хвиль є швидкість, період і довжина хвилі.
Швидкість поширення хвилі характеризує переміщення фаз в просторі і залежить, скільки немає від частоти, а від середовища, в якій протікає хвиля.
Вперше швидкість поширення хвилі в воді була виведена в 1828 році, в Швейцарії. Досвід був проведений таким чином: вночі, в спокійну і тиху погоду, на великій відстані в ставку розміщувалися два човни. На одній з них людина запалював порох, а під водою бив на сполох, інша людина, що знаходиться в другій човні, заміряв різницю в часі між звуком і спалахом світла. Швидкість поширення хвилі під водою становить 1040 м / сек, в той час, як в повітрі ця величина 330 м / сек.
Ті, що біжать хвилі на воді
стоячі хвилі
Ті, що біжать хвилі на воді
стоячі хвилі
Стоячі хвилі являють собою суму подає й відбитої хвилі. Для освіти таких видів хвиль, необхідно, щоб інтенсивність падаючої і відбитої хвилі була однакова.
В ідеальному випадку, в стоячій хвилі перенесення енергії не здійснюється. Але, так як ідеальної моделі в світі не існує, то перенесення все ж здійснюється.
Прикладом стоячій хвилі може служити пластмасова трубка вигнута синусоидально, через яку протягнуть шнур. Переміщаючи трубку горизонтально, імітується хвиля, що біжить з деякою швидкістю. Далі, обертають трубку навколо осі, отримуючи синфазное зміна амплітуди.
Звукові хвилі (звуки музики) - Наука 2.0
звукові хвилі
За допомогою звуків, людина отримує більшу кількість інформації. Людське вухо здатне сприймати звуки частотою від 20 до 20000 Гц. Поширення звуків здійснюється не тільки в повітрі, але і в інших середовищах. Під водою, наприклад, чітко помітні звуки мотора човна, а «слухачі» прислухалися до звуків, що видаються противником.
За допомогою звукових хвиль, людина так само здійснює спілкування, тому вчення про звук являє собою великий розділ, який називається акустикою. Для того, щоб звук краще сприймався органами слуху, він так само повинен володіти відповідною інтенсивністю, або, простіше кажучи, гучністю. Найбільш оптимальний діапазон для людини становить 1000-4000 Гц.
звукові хвилі
Музика грає в нашому житті величезне значення. Її звучання є гармонійним. Тоді в чому секрет приємного звучання того чи іншого звуку? Справа в тому, що чистий звук має певну кількість коливань, звуки, що не володіють оним, є дратівливими, тобто звичайним шумом.
У 1780-і роки німецький музикант і фізик Ернст Хланді запропонував оригінальний спосіб вимірювання звукових хвиль. Він за допомогою звуку викликав вібрацію тонкої металевої пластинки з порошком на поверхні, і знайшов, що порошок збирається в різні малюнки за рахунок інтерференції вібрацій. Потім він вивів формули для обчислення властивостей звуку, виходячи з малюнків, які вийшли.
Вперше звук вдалося записати американському винахіднику Томасу Алва Едісона за допомогою фонографа в 1877 році. Ця система функціонувала за допомогою тиску звукових хвиль, яке рухало голку вгору-вниз, а та видряпувала поглиблення на шматку олов'яної фольги, намотаною на обертовий циліндр.
Фонограф Едісона користувався величезним успіхом, але мав і недоліки. Наприклад, запис могла проводитися лише одного разу.
Електромагнітні хвилі
Вивчення електромагнітних хвиль має величезне значення, і це явище вплинуло на всі сфери життя людини.
Вперше електромагнітні хвилі були виявлені Г. Герцем (1857-1894) при проведенні їм класичних дослідів. Для збудження електромагнітних хвиль, був застосований іскровий генератор. Коливання він зміг виявити за допомогою резонатора, спостерігаючи через лупу за виникненням дрібних іскор.
Шкала електромагнітних хвиль 1
Шкала електромагнітних хвиль 2
Одним з найвидатніших застосувань передачі електрики є створення в 1837 році телеграфного пристрої американськими винахідниками Семюелом Морзе і Альфредом Вейл. Так само вони подарували життя азбуці Морзе - системі кодування, що представляє собою електричні сигнали, у вигляді «точок» і «тире», переданих по дроту. Далі цей код переводився в слова. Азбука Морзе стала використовуватися у військовій інфраструктурі США в кінці 19-го століття і далі Європа і Америка з'єдналися трансатлантичних кабелем.
Електромагнітні хвилі
електромагнітний спектр
радіохвилі
Поява радіохвиль значно змінило життя суспільства, забезпечуючи безперебійний зв'язок і передачу інформації без використання телефонних проводів і кабелів.
У 1988 р Генріх Герц став першим вченим, хто зміг генерувати радіохвилі. Він створив «дипольні антену», в якій для генерування радіохвиль використовуються. високочастотні коливання зарядів в довгому дроті, збуджуються при раптовому розряді через іскровий проміжок.
Друга така ж антена перебувала в видаленні від першої, і коли в її проміжку виникала іскра, було ясно, що вона створена електромагнітної хвилею.
Появою радіо, до речі кажучи, людство зобов'язане Николе Тесла, який створив антени, здатні передавати радіосигнали високої частоти на великі відстані (1890-е).
Електромагнітний спектр - це «континуум» випромінюваних хвиль, з потенційно нескінченним діапазоном. Цей спектр являє собою нескінченну кількість хвиль різної довжини. У міру зменшення довжини хвилі, збільшується частота і проникаюча здатність хвилі. Однак швидкість поширення в вакуумі всіх хвиль однакова.
Мікрохвилі - є радіохвилями з найкоротшою довжиною. Від 1 см до 100 мкм, широко використовуються в побуті, наприклад в мікрохвильових печах.
Інфрачервоні промені - можна виявити в будь-яких нагрітих тілах. Це і є тепло. Пряме зображення в інфрачервоному світлі стало можливо в 50-х роках 20-го століття, коли були винайдені детектори, чутливі до довжин хвиль. Вони здатні перетворювати інфрачервоне випромінювання в видиме, а так же відображати теплові зони.
Ультрафіолетові - короткохвильове випромінювання. Так як фотони цього випромінювання є енергійними, то вони є небезпечними для живих організмів. Багато квіти пофарбовані ультрафіолетовим світлом. Ця адаптація сприяє запиленню, привертаючи до себе комах, здатних розрізняти ультрафіолетове випромінювання.
Рентгенівські промені - ці промені несуть велику кількість енергії, і так само, є небезпечними для живих клітин.
висновок
Здавалося б, невидима, яка не має ні запаху, ні матеріального уявлення, хвиля здатна стати інструментом для багатьох винаходів, вона може приймати форму, набувати властивостей і ознаки. Відкриття хвиль, а так само їх застосування, зіграло колосальну роль в науці і техніці. Важливо, що відкриття хвиль послужило «сходинкою» для подальшого розвитку прогресу.
Тоді в чому секрет приємного звучання того чи іншого звуку?