Vlnový vzorec – definice, rovnice, charakteristiky, vlastnosti, typy, příznaky a příklady otázek
V této moderní době se technologie stala důležitou. Technologie může usnadnit práci a zkrátit skutečné vzdálenosti na tisíce mil, například pomocí telefonu. Jednou z důležitých věcí, která podporuje existenci technologie, jsou prostředky, například energie nebo vlny jako médium.
Mnoho elektronických předmětů využívá vlastnosti vln, například povahu vln, které se mohou šířit Lidé používají vakuum k výrobě žárovek, kde prostor uvnitř žárovky je prostor prázdný.
Kolem nás je mnoho elektronických zařízení, jejichž technologie využívá vlny, ale většina z nás je úplně nezná a nerozumí jim. A o využití vlnění a zvukových vln v každodenním životě konkrétněji pojednáme v další kapitole.
Přečtěte si také články, které mohou souviset: Elektromagnetická vlna
Porozumění vlnám
Mávat je šířící se vibrace, při jejím šíření vlna nese energii. Jinými slovy, vlny jsou vibrace, které se šíří a samotné vibrace jsou zdrojem vln. Vlny jsou tedy vibrace, které se šíří a pohybující se vlny se budou šířit energie (Napájení). Vlny lze také interpretovat jako formu vibrace, která se šíří v médiu.
Ve vlnách se šíří vlna, nikoli střední médium. Délku jedné vlny lze zjistit výpočtem vzdálenosti mezi údolími a kopci (příčné vlny) nebo výpočtem vzdálenosti mezi jednou hustotou a jednou mezerou (podélné vlny). Rychlost šíření vlny je vzdálenost, kterou vlna urazí za jednu sekundu.
Vlnová rovnice
Informace:
A = amplituda
k = vlnové číslo (vlnová konstanta)
ω = úhlová rychlost
y = odchylka vlny (m)
v = rychlost šíření vlny (m/s)
a = zrychlení vlny (m/s²)
Vzorec vlny
Určení frekvence, periody a vlnové délky
Lom vlny
Přečtěte si také články, které mohou souviset: Pochopení dalekohledu
Charakteristiky vln
Následuje několik charakteristik vln, které se skládají z:
- Lze odrážet nebo zrcadlit
Při studiu geometrické optiky jste obeznámeni s tímto jevem odrazu vln. Ve třídě x v tomto případě platí zákon odrazu podle Snelliuse. - Může se lámat (refrakce)
Lom může nastat, když vlny procházejí dvěma různými médii. - Lze ohýbat (Difrakce)
K difrakci (ohybu) dochází, když vlny procházejí úzkou mezerou. - Lze kombinovat nebo kombinovat (interference)
K interferenci vln dochází, když se dvě vlny spojí (spojí) a vytvoří maximální a minimální interferenční obrazec. - Lze polarizovat (polarizace)
Polarizace je případ, kdy je absorbována část nebo celý směr vlnění. K této polarizaci dochází pouze u příčných vln. - Lze rozložit (disperze)
Proč je nebe modré?? Je to proto, že sluneční světlo má příznaky rozptylu. Sluneční světlo, které vidíte, je bílé, ale ve skutečnosti se skládá z červených, oranžových, žlutých, zelených, modrých, indigových a fialových paprsků. K tomu dochází, když se obloha jeví jako modrá, když se díváte na bílou tabuli, což znamená, že všechny barevné pigmenty se odrážejí do našich očí.
Vlastnosti vlny
Následuje několik vlastností vln, které se skládají z:
1. Vlastnosti zvukových vln
- Zvukové vlny vyžadují médium k šíření
Protože zvukové vlny jsou mechanické vlny, zvuk vyžaduje médium, aby se šířil. To lze dokázat, když jsou dva astronauti daleko od Země a atmosféra v letadle je prázdná vzduchu, astronaut nemůže vést přímou konverzaci, ale používá komunikační nástroje jako např telefon. I když oba astronauti byli ve stejném letadle. Schopnost média rozvibrovat částice je různá, existují dokonce média, která dokážou tlumit zvuk, například voda. - Zvukové vlny zažívají odraz (odraz)
Jednou z vlastností vln je, že se odrážejí, takže to mohou zažít i zvukové vlny Zákon odrazu vln: úhel dopadu = úhel odrazu platí i pro zvukové vlny. Je prokazatelné, že odraz zvuku v uzavřeném prostoru může způsobit ozvěny. To znamená, že část odraženého zvuku se shoduje s původním zvukem, takže původní zvuk zní nejasně. Aby nedocházelo k ozvěnám v kinech, studiích, rádiu, televizi a koncertních sálech hudba, stěny jsou pokryty látkou tlumící zvuk, která je obvykle vyrobena z vlny, bavlny, skla, gumy nebo železo. - Zvukové vlny zažijí lom (refrakce)
Jednou z vlastností vln je jejich lom. Refrakce v každodenním životě, například v noci je zvuk hromu hlasitější než ve dne. Přes den je totiž vzduch v horních vrstvách chladnější než ve spodních. Protože rychlost zvuku při nízkých teplotách je menší než při vysokých teplotách, rychlost zvuku ve vrstvách vzduchu Horní vrstva je menší než spodní vrstva, což má za následek, že médium horní vrstvy je hustší než médium vrstvy dolní. V noci se děje opak. Takže během dne se zvuk blesku šíří z horní vzduchové vrstvy do spodní vzduchové vrstvy. Pokud se přicházející zvuk v noci šíří svisle dolů, směr šíření zvuku je posunut blíže k normále. Nejlepší je, když se během dne směr šíření zvuku láme od normální čáry. V souladu se zákonem lomu vln se vlny přicházející z méně hustého média do hustšího média budou lámat blíže k normální čáře nebo naopak. - Ohýbání zvukových vln (difrakce)
Zvukové vlny zaznamenají difrakci velmi snadno, protože zvukové vlny ve vzduchu mají vlnové délky v rozmezí centimetrů až několika metrů. Difrakce je ohyb vln při průchodu mezerou, velikost mezery je řádově vlnová délka. Jak víme, delší vlny se snadněji ohýbají. K difrakčním událostem dochází například tehdy, když slyšíme zvuk motoru auta v zatáčce, i když jsme auto neviděli, protože je blokováno vysokou budovou na okraji zatáčky. - Kombinace zážitků ze zvukových vln (interference)
Zvukové vlny pociťují příznaky kombinace vln nebo interference, které lze rozdělit do dvou, a to konstrukční interference nebo zesílení zvuku a destruktivní interference nebo oslabení zvuku. Když jsme například mezi dvěma reproduktory se stejnou nebo téměř stejnou frekvencí a amplitudou, uslyšíme střídavě hlasité a slabé zvuky. - Zvukové vlny zažijí šíření zvuku
Interference způsobená dvěma zvukovými vlnami může způsobit události šíření zvuku, konkrétně zesílení a zeslabení zvuku. K tomu dochází v důsledku superpozice dvou vln, které mají mírně odlišné frekvence a šíří se stejným směrem. Pokud se dvě zvukové vlny šíří současně, budou produkovat nejsilnější zvuk, když jsou obě fáze stejné. Pokud jsou dvě vibrace v opačné fázi, bude produkován nejslabší zvuk.
Přečtěte si také články, které mohou souviset: Definice „intenzity“ a (aplikace zvukových vln)
2. Vlastnosti světelných vln
- Světelné vlny zažívají rušení
Světelné vlny, stejně jako zvukové vlny, mohou rušit. Pro získání světelné interference je potřeba koherentní světelný zdroj, jmenovitě světelný zdroj, který má stejnou frekvenci a pevný fázový rozdíl. Koherentní světelné zdroje lze pozorovat z experimentů provedených Youngem a Fresnellem. Světelná interference může vytvářet tmavé světelné vzory. Tmavé vzory jsou výsledkem destruktivní interference (vzájemné zeslabování) v důsledku sloučení dvou vln, které mají opačné fáze. Jasný vzor je výsledkem konstrukční interference (vzájemné zesílení) v důsledku kombinace dvou vln, které mají stejnou fázi. - Světelné vlny zažívají difrakci
Vlnová difrakce je proces ohýbání vlny způsobený přítomností bariéry ve formě mezery nebo rohové bariéry, která blokuje část čela vlny. K ohybu světla dochází také v samostatných úzkých štěrbinách paralelně k sobě ve stejné vzdálenosti. Čím užší mezera se nazývá difrakční mřížka, tím více mezer je v mřížce. Čím ostřejší je difrakční obrazec vytvořený na obrazovce. Maximální difrakce nastane, když se na obrazovce objeví jasné čáry. Difrakční obrazec rovněž tvořený kulatou štěrbinou sestává z centrálního světlého tvaru obklopeného světlými a tmavými prstenci. - Světelné vlny zažívají polarizaci
Polarizace je proces filtrování směru vibrací vlny. Tento nástroj pro filtrování směru vibrací se nazývá Polaroid. Jedním z příkladů jsou krystaly. Polarizace se také vyskytuje v odrazu a lomu a v dvojitém lomu. Absorpce a odraz světla částicemi se nazývá rozptyl. Pokud nepolarizované světlo přichází do média (plynu), může být rozptýlené světlo částečně nebo úplně polarizované. Směr polarizace je takový, že je kolmý k rovině tvořené linií dopadajícího světla a linií pohledu.
3. Vlastnosti elektromagnetických vln
- Změny elektrického a magnetického pole probíhají současně.
- Směry elektrického pole a magnetického pole jsou na sebe kolmé.
- Síla elektrického a magnetického pole je přímo úměrná, a to podle vztahu E = c. B.
- Směr šíření elektromagnetických vln je vždy kolmý ke směru elektrického pole a magnetického pole.
- Elektromagnetické vlny se mohou šířit ve vakuu.
- Elektromagnetické vlny se šíří rychlostí, která závisí pouze na elektrických a magnetických vlastnostech prostředí.
- Rychlost šíření elektromagnetických vln ve vakuu je obecná konstanta a její hodnota je = 3 x 108 m/s.
- Elektromagnetické vlny jsou příčné vlny.
- Elektromagnetické vlny mohou zažít procesy odrazu, lomu, polarizace, interference a difrakce (ohybu).
Typy vln
Následuje několik typů vln, které se skládají z:
1. Na základě média
- Mechanické vlny, je vlna, která ke svému šíření vyžaduje médium, které vede energii pro proces šíření vlny. Zvuk je příkladem mechanického vlnění, které se šíří změnami tlaku vzduchu v prostoru (hustota molekul vzduchu).
- Elektromagnetická vlna, totiž vlny, které se mohou šířit, i když není žádné médium. Elektromagnetická energie se šíří ve vlnách s několika charakteristikami, které lze měřit, jmenovitě: vlnová délka, frekvence, amplituda a rychlost.
Zdroje elektromagnetických vln jsou následující:
- Elektrické oscilace
- Sluneční světlo produkuje infračervené paprsky
- Rtuťové výbojky, které produkují ultrafialové záření
- Vystřelování elektronů ve vakuové trubici na kovový čip produkuje rentgenové záření (používané pro rentgenové záření) a nestabilní atomová jádra produkují záření gama.
Příklady elektromagnetických vln v každodenním životě jsou následující:
- Rádiová vlna
- Mikrovlny
- Infračervené paprsky
- Ultrafialové světlo
- Viditelné světlo
- Rentgenové záření a
- Gama paprsky
Přečtěte si také články, které mohou souviset: „Ultrazvukové zvukové vlny“ omezují lidský sluch a (výhody odrazu v každodenním životě)
2. Na základě směru šíření a vibrací
Skládá se z:
- Příčné vlny
a to vlny, jejichž směr šíření je kolmý ke směru kmitání. Příkladem příčné vlny je strunová vlna. Když pohybujeme lanem nahoru a dolů, zdá se, že se lano pohybuje nahoru a dolů ve směru kolmém ke směru pohybu vlny.
Nejvyšší bod vlny se nazývá vrchol zatímco nejnižší bod se nazýváúdolí. Amplituda je maximální výška vrcholu nebo maximální hloubka údolí, měřená od rovnovážné polohy. Vzdálenost od dvou stejných a po sobě jdoucích bodů na vlně tzv. vlnová délka(nazývané lambda – řecké písmeno). Vlnová délka může být také chápána jako vzdálenost od vrcholu k vrcholu nebo vzdálenost od údolí k údolí.
- Podélné vlny
jmenovitě vlny, jejichž směr šíření je rovnoběžný se směrem kmitání (například slinkové vlny). Vlny, které se vyskytují ve vibrujících slinkách, jsou ve stejném směru jako délka slinki ve formě hustoty a napětí. Vzdálenost mezi dvěma sousedními hustotami nebo dvěma sousedními deformacemi se nazývá jedna vlna.
Série Setkání A kmen šíří podél pramene. Setkání je oblast, kde se závity pružin k sobě přibližují, zatímco kmen je oblast, kde jsou závity pružin odvráceny od sebe. Pokud mají příčné vlny vzor vrcholů a údolí, pak podélné vlny sestávají ze vzoru hustoty a napětí. Vlnová délka je vzdálenost mezi po sobě jdoucími hustotami nebo po sobě jdoucími kmeny. Je zde myšlena vzdálenost od dvou identických a po sobě jdoucích bodů hustoty nebo deformace.
Příznaky vlny
Následuje několik příznaků vlny, které se skládají z:
- Odraz
Na akcích odraz vln Bude platit zákon odrazu vln, totiž úhel odrazu je stejný jako úhel dopadu. To znamená, že když dopadající vlnový paprsek svírá úhel θ s normálou (čára kolmá k odraznému povrchu), pak odražený paprsek bude svírat úhel θ s normálou.
- Lom vlny
Lom vlny (refrakce) je vychýlení směru čela vlny, když vstoupí z jednoho média do druhého. Někdy dochází k lomu a odrazu současně. Když příchozí vlny narazí na jiné médium, některé z nich se odrazí a jiné se propustí nebo lámou. K lomu dochází, protože vlny mají v různých médiích různé rychlosti.
- Rušení
Rušení vln je fúze nebo superpozice vlnění, když dvě nebo více vln dorazí na stejné místo ve stejnou dobu. Interference dvou vln může vytvářet vlny, jejichž amplitudy se vzájemně posilují (interference maximum) a může také produkovat vlny, jejichž amplitudy se vzájemně zeslabují (interference minimální).
- Vlnová difrakce
Vlnová difrakce je případ ohybu vlny, když prochází úzkou mezerou nebo bariérou.
Ve stejném prostředí se vlny šíří přímočaře. Přímé vlny se tedy budou šířit prostředím také ve formě přímých vln. To neplatí, pokud je médiu dána bariéra nebo překážka ve formě mezery. Pro správnou velikost mezery se může příchozí vlna po průchodu mezerou ohnout. Ohyb vln způsobený přítomností bariéry ve formě mezery se nazývá vlnová difrakce.
Přečtěte si také články, které mohou souviset: "Steganografie" Definice & (Principy - Kritéria - Aspekty - Typy)
Pokud je bariéra mezery dána šířkou, pak difrakce není tak jasně viditelná. Čelo vlny, které prochází mezerou, se ohýbá pouze na okraji mezery, jak je znázorněno na obrázku 9 níže. Pokud je mezerová bariéra úzká, to znamená, že velikost je blízká řádu vlnové délky, pak je vlnová difrakce velmi zřejmá.
Příklady aplikace vlnění a zvukových vln v každodenním životě
Následuje několik příkladů aplikace vln a zvukových vln v každodenním životě, které se skládají z:
- Rádio
Rádiová energie je forma elektromagnetické energie nejnižší úrovně s vlnovými délkami od tisíců kilometrů do méně než jednoho metru. Nejběžnější použití jsou komunikace, pro výzkum vesmíru a radarové systémy. Radar je užitečný pro studium počasí, bouří, vytváření 3D map zemského povrchu, měření srážek, pohybu ledu v polárních oblastech a sledování životního prostředí. Vlnová délka radaru se pohybuje od 0,8-100 cm.
- Mikrovlnná trouba
Vlnová délka mikrovlnného záření se pohybuje v rozmezí 0,3 – 300 cm. Jeho využití je především v oblastech komunikace a zasílání informací prostřednictvím open space, vaření a aktivních PJ systémů. V aktivním PJ systému jsou mikrovlnné pulsy vystřelovány na cíl a odrazy jsou měřeny pro studium charakteristik cíle. Příkladem aplikace je Microwave Imager (TMI) Tropical Rainfall Measuring Mission (TRMM), který měří mikrovlnné záření. vyzařované z elektromagnetického spektra Elektromagnetická energie zemské atmosféry k měření vypařování, obsahu vody v oblacích a intenzity Déšť.
- Infračervený
Zdravotní stav lze diagnostikovat zkoumáním infračerveného záření z těla. Speciální infračervené fotografie zvané termogramy se používají k detekci problémů s krevním oběhem, artritidy a rakoviny. Infračervené záření lze využít i v EZS. Zloděj bez jeho vědomí zablokuje světlo a skryje alarm. Dálkový ovladač komunikuje s televizorem prostřednictvím infračerveného záření produkovaného LED (Light Emitting). Dioda ) obsažená v jednotce, takže můžeme zapnout televizor na dálku pomocí dálkového ovladače řízení.
- Ultrafialový
UV světlo je potřebné pro asimilaci rostlin a může zabíjet zárodky kožních chorob.
- rentgen
Rentgenové záření se běžně používá v lékařské oblasti k fotografování polohy kostí v těle, zejména k určení zlomených kostí. Při používání rentgenového záření však musíte být opatrní, protože při dlouhodobém používání rentgenového záření může dojít k poškození buněk lidské tkáně.
- Hudební nástroj
U hudebních nástrojů, jako jsou kytary, je zdroj zvuku produkován vibrujícími předměty, konkrétně strunami. Pokud se na strunu drnká s velkou amplitudou (odchylkou), bude vydávaný zvuk hlasitější. A pokud je napětí struny natažené, zvuk bude vyšší. Stejně tak bubny a další hudební nástroje. Zvuk vzniká, protože zdroj zvuku vibruje.
- Slepé brýle
Vybaveno ultrazvukovým vysílacím a přijímacím zařízením využívajícím ultrazvukové odesílání a přijímání.
- Měření hloubky oceánu
- Lékařské vybavení
při ultrazvukovém vyšetření (ultrazvuk). Jako příklad, ultrazvukové skenování provedeno stěhováním sondy kolem kůže žaludku těhotné matky se na obrazovce monitoru zobrazí obraz plodu. Pozorováním snímků plodu mohou lékaři sledovat růst, vývoj a zdraví plodu. Na rozdíl od RTG vyšetření je ultrazvukové vyšetření bezpečné (bez rizika), a to jak pro matku, tak pro plod, protože Ultrazvuková kontrola nebo testování nepoškozuje materiál, kterým prochází, proto se nazývá ultrazvukové testování nepoškozené (nedestruktivní testování, zkráceně NDT).
Ultrazvukové skenovací techniky se také používají k vyšetření jater (ať už existují známky rakoviny jater nebo ne) a mozku. Výroba zařízeníultrazvuk k odstranění poškozené mozkové tkáně bez nutnosti provádět operaci mozku. „Pacienti tak nemusí podstupovat vysoce rizikovou operaci mozku. Odstranění poškozené mozkové tkáně lze provést bez nutnosti řezání a šití pokožky hlavy nebo perforace lebky.
Příklad vlnové otázky
Postupnou vlnu šířící se po drátu lze vyjádřit jako: y = 2 sin π (100t-4x) s y v cm, x v ma t v sekundách. Pokud je drát vyroben z materiálu s hmotnostní hustotou na jednotku délky 20 g/cm, pak je napětí v drátu...
Diskuse:
100π = ω
100π = 2πf
50 Hz = f
4π = k
4π = 2π/λ
2 = λ
V řetězec = λ * f
v = 2 x 50
v = 100
v = √(μ/f)
100 = √ (20/f)
10 000 = 20 / f
F = 0,002 N
Bibliografie:
- Beiser, Arthur. 1999. Pojmy moderní fyziky (překlad). Jakarta: Erlangga.
- Budikase, E, a kol., 1987. Fyzika pro SMU. Jakarta: Ministerstvo školství a kultury.
O tom je diskuse Vlnový vzorec – definice, rovnice, charakteristiky, vlastnosti, typy, příznaky a příklady otázek Doufejme, že tato recenze zvýší váš přehled a znalosti, děkujeme za návštěvu. 🙂 🙂 🙂