Bølgeformel – definition, ligninger, karakteristika, egenskaber, typer, symptomer og eksempelspørgsmål
I denne moderne æra er teknologi blevet vigtig. Teknologi kan gøre arbejdet lettere og forkorte faktiske afstande på tusindvis af miles, for eksempel ved at bruge telefonen. En af de vigtige ting, der understøtter teknologiens eksistens, er midlerne, for eksempel energi eller bølger som medie.
Mange elektroniske genstande udnytter bølgernes egenskaber, for eksempel karakteren af bølger, der kan forplante sig Mennesker bruger et vakuum til at lave pærer, hvor rummet inde i pæren er plads tom.
Der er mange elektroniske enheder omkring os, hvis teknologi bruger bølger, men de fleste af os kender og forstår dem ikke fuldt ud. Og vi vil komme nærmere ind på brugen af bølger og lydbølger i hverdagen i næste kapitel.
Læs også artikler, der kan være relaterede: Elektromagnetisk bølge
Forstå bølger
Bølge er en udbredende vibration, i sin udbredelse bærer bølgen energi. Med andre ord er bølger vibrationer, der forplanter sig, og vibrationerne i sig selv er kilden til bølgerne. Så bølger er vibrationer, der forplanter sig, og bevægelige bølger vil forplante sig
energi (strøm). Bølger kan også tolkes som en form for vibration, der forplanter sig i et medie.I bølger er det bølgen, der forplanter sig, ikke mellemmediet. Længden af en bølge kan ses ved at beregne afstanden mellem dale og bakker (tværbølger) eller ved at beregne afstanden mellem en tæthed og et mellemrum (langsgående bølger). Bølgeudbredelseshastigheden er den afstand, som bølgen tilbagelægger på et sekund.
Bølgeligning
Information:
A = amplitude
k = bølgetal (bølgekonstant)
ω = vinkelhastighed
y = Bølgeafvigelse (m)
v = Bølgeudbredelseshastighed (m/s)
a = Bølgeacceleration (m/s²)
Bølgeformel
Bestemmelse af frekvens, periode og bølgelængde
Bølgebrydning
Læs også artikler, der kan være relaterede: Forståelse af teleskop
Bølgekarakteristika
Følgende er flere karakteristika ved bølger, bestående af:
- Kan reflekteres eller spejles
Du er bekendt med denne bølgereflektionsbegivenhed, når du studerer geometrisk optik. I klasse x gælder i dette tilfælde loven om refleksion ifølge Snellius. - Kan brydes (refraktion)
Brydning kan forekomme, når bølger passerer gennem to forskellige medier. - Kan bøjes (diffraktion)
Diffraktion (bøjning) opstår, når bølger passerer gennem et smalt mellemrum. - Kan kombineres eller kombineres (interferens)
Bølgeinterferens opstår, når to bølger samles (kombinerer) for at producere et maksimalt og minimum interferensmønster. - Kan polariseres (polarisering)
Polarisering er den begivenhed, hvor en del af eller hele retningen af bølgevibrationer absorberes. Denne polariseringshændelse forekommer kun i tværgående bølger. - Kan nedbrydes (dispersion)
Hvorfor er himlen blå?? Dette skyldes, at sollys oplever spredningssymptomer. Sollyset du ser er hvidt, men det består faktisk af røde, orange, gule, grønne, blå, indigo og violette stråler. Dette sker, når himlen ser blå ud, når du ser på en hvid tavle, hvilket betyder, at alle farvepigmenterne reflekteres i vores øjne.
Wave egenskaber
Følgende er flere egenskaber ved bølger, bestående af:
1. Egenskaber for lydbølger
- Lydbølger kræver et medium for at forplante sig
Fordi lydbølger er mekaniske bølger, kræver lyd et medium for at forplante sig. Dette kan bevises, når to astronauter er langt fra Jorden, og atmosfæren i flyet er tom luft kan astronauten ikke føre en direkte samtale men bruger kommunikationsværktøjer som f.eks telefon. Også selvom de to astronauter var i samme fly. Et mediums evne til at vibrere partikler varierer, der er endda medier der kan dæmpe lyd, for eksempel vand. - Lydbølger oplever refleksion (refleksion)
En af egenskaberne ved bølger er, at de reflekteres, så det kan lydbølger også opleve Loven om bølgereflektion: indfaldsvinkel = reflektionsvinkel gælder også for lydbølger. Det kan bevises, at refleksion af lyd i et lukket rum kan forårsage ekko. Det vil sige, at noget af den reflekterede lyd falder sammen med den originale lyd, så den originale lyd lyder uklar. For at undgå ekko i biografer, studier, radio, tv og koncertsale musik, væggene er dækket af et lyddæmpende stof, som normalt er lavet af uld, bomuld, glas, gummi eller jern. - Lydbølger Oplevelse Refraktion (Refraktion)
En af egenskaberne ved bølger er, at de undergår brydning. Brydningsbegivenheder i hverdagen, for eksempel om natten er lyden af torden højere end om dagen. Det skyldes, at luften i de øverste lag om dagen er køligere end i de nederste. Fordi lydens hastighed ved kolde temperaturer er mindre end ved varme temperaturer, lydens hastighed i luftlag Det øverste lag er mindre end det nederste lag, hvilket resulterer i at det øverste lag medium er tættere end lagmediet nederste. Det modsatte sker om natten. Så i løbet af dagen breder lyden af lyn sig fra det øvre luftlag til det nederste luftlag. Hvis den indkommende lyd bevæger sig lodret nedad om natten, er retningen for lydudbredelsen forspændt tættere på den normale linje. Det er bedst, at lydens udbredelsesretning i løbet af dagen brydes væk fra den normale linje. I overensstemmelse med loven om bølgebrydning vil bølger, der kommer fra et mindre tæt medium til et tættere medium, brydes tættere på normallinjen eller omvendt. - Lydbølger oplever bøjning (diffraktion)
Lydbølger oplever meget let diffraktion, fordi lydbølger i luft har bølgelængder i området fra centimeter til flere meter. Diffraktion er bøjningen af bølger, når de passerer gennem et mellemrum, størrelsen af mellemrummet er i størrelsesordenen af bølgelængden. Som vi ved, er længere bølger lettere at afbøde. Diffraktionsbegivenheder opstår for eksempel, når vi kan høre lyden af en bilmotor i et vejsving, selvom vi ikke har set bilen, fordi den er blokeret af en høj bygning i kanten af svinget. - Lydbølgeoplevelseskombination (interferens)
Lydbølger oplever symptomer på bølgekombination eller interferens, som kan opdeles i to, nemlig konstruktionsinterferens eller lydforstærkning og destruktiv interferens eller lydsvækkelse. For eksempel, når vi er mellem to højttalere med samme eller næsten samme frekvens og amplitude, vil vi skiftevis høre høje og svage lyde. - Lydbølger Oplev lydudbredelse
Interferensen forårsaget af to lydbølger kan forårsage lydudbredelse, nemlig lydforstærkning og -svækkelse. Dette sker på grund af overlejring af to bølger, der har lidt forskellige frekvenser og udbreder sig i samme retning. Hvis de to lydbølger forplanter sig på samme tid, vil de producere den stærkeste lyd, når begge faser er ens. Hvis de to vibrationer er i modsat fase, frembringes den svageste lyd.
Læs også artikler, der kan være relaterede: "Intensitet" Definition & (Anvendelse af lydbølger)
2. Egenskaber af lysbølger
- Lysbølger oplever interferens
Lysbølger kan, ligesom lydbølger, forstyrre. For at opnå lysinterferens er det nødvendigt med en sammenhængende lyskilde, nemlig en lyskilde, der har samme frekvens og en fast faseforskel. Kohærente lyskilder kan observeres fra eksperimenter udført af Young og Fresnell. Lysinterferens kan producere mørke lyse mønstre. Mørke mønstre skyldes destruktiv interferens (dæmper hinanden) på grund af sammensmeltningen af to bølger, der har modsatte faser. Det lyse mønster skyldes konstruktionsinterferens (gensidig forstærkning) på grund af kombinationen af to bølger, der har samme fase. - Lysbølger oplever diffraktion
Bølgediffraktion er processen med bølgebøjning forårsaget af tilstedeværelsen af en barriere i form af en spalte eller hjørnebarriere, der blokerer en del af bølgefronten. Lysdiffraktion forekommer også i separate smalle spalter parallelt med hinanden i samme afstand. Jo smallere mellemrummet kaldes et diffraktionsgitter, jo flere mellemrum er der i et gitter. Jo skarpere diffraktionsmønsteret produceres på skærmen. Maksimal difarfraktion opstår, når der vises lyse linjer på skærmen. Diffraktionsmønsteret, der også dannes af en rund spalte, består af en central lys form omgivet af lyse og mørke ringe. - Lysbølger oplever polarisering
Polarisering er processen med at filtrere retningen af vibrationer af en bølge. Dette værktøj til at filtrere vibrationsretningen kaldes Polaroid. Et eksempel er krystaller. Polarisering findes også i refleksion og refraktion og i dobbelt brydning. Partiklers absorption og refleksion af lys kaldes spredning. Hvis upolariseret lys kommer ind i et medium (gas), kan det spredte lys være delvist eller fuldstændigt polariseret. Polariseringsretningen er sådan, at den er vinkelret på det plan, der dannes af linie af indfaldende lys og sigtelinie.
3. Egenskaber ved elektromagnetiske bølger
- Ændringer i det elektriske felt og det magnetiske felt sker på samme tid.
- Retningen af det elektriske felt og det magnetiske felt er vinkelret på hinanden.
- Den elektriske og magnetiske feltstyrke er direkte proportional med hinanden, nemlig ifølge forholdet E = c. B.
- Udbredelsesretningen af elektromagnetiske bølger er altid vinkelret på retningen af det elektriske felt og magnetfelt.
- Elektromagnetiske bølger kan forplante sig i et vakuum.
- Elektromagnetiske bølger forplanter sig med en hastighed, der kun afhænger af mediets elektriske og magnetiske egenskaber.
- Udbredelseshastigheden af elektromagnetiske bølger i vakuum er en generel konstant, og dens værdi er = 3 x 108 m/s.
- Elektromagnetiske bølger er tværgående bølger.
- Elektromagnetiske bølger kan opleve processerne med refleksion, brydning, polarisering, interferens og diffraktion (bøjning).
Typer af bølger
Følgende er flere typer bølger, bestående af:
1. Baseret på mediet
- Mekaniske bølger, er en bølge, som i sin udbredelse kræver et medium, som kanaliserer energi til en bølges udbredelsesprocessen. Lyd er et eksempel på en mekanisk bølge, der forplanter sig gennem ændringer i lufttrykket i rummet (luftmolekylers tæthed).
- Elektromagnetisk bølge, nemlig bølger, der kan forplante sig, selvom der ikke er noget medium. Elektromagnetisk energi forplanter sig i bølger med flere karakteristika, der kan måles, nemlig: bølgelængde, frekvens, amplitude og hastighed.
Kilder til elektromagnetiske bølger er som følger:
- Elektriske svingninger
- Sollys producerer infrarøde stråler
- Kviksølvlamper, der producerer ultraviolet
- Skydning af elektroner i et vakuumrør på en metalchip producerer røntgenstråler (bruges til røntgenstråler), og ustabile atomkerner producerer gammastråler.
Eksempler på elektromagnetiske bølger i hverdagen er som følger:
- Radiobølge
- Mikrobølger
- Infrarøde stråler
- Ultraviolet lys
- Synligt lys
- røntgen og
- Gammastråler
Læs også artikler, der kan være relaterede: "Ultrasoniske lydbølger" begrænser menneskelig hørelse og (fordele ved refleksion i dagligdagen)
2. Baseret på udbredelsesretning og vibration
Består af:
- Tværgående bølger
nemlig bølger, hvis udbredelsesretning er vinkelret på vibrationsretningen. Et eksempel på en tværgående bølge er en strengbølge. Når vi bevæger rebet op og ned, ser det ud til, at rebet bevæger sig op og ned i en retning vinkelret på bølgens bevægelsesretning.
Bølgens højeste punkt kaldes spids mens det laveste punkt kaldesdal. Amplitude er den maksimale højde af en top eller maksimal dybde af en dal, målt fra ligevægtspositionen. Afstanden fra to lige store og på hinanden følgende punkter på en bølge kaldet bølgelængde(kaldet lambda – græsk bogstav). Bølgelængde kan også opfattes som afstanden fra top til top eller afstand fra dal til dal.
- Langsgående bølger
nemlig bølger, hvis udbredelsesretning er parallel med vibrationsretningen (for eksempel slinky bølger). Bølgerne, der opstår i den vibrerende slinki, er i samme retning som slinkiens længde i form af tæthed og tøjning. Afstanden mellem to tilstødende tætheder eller to tilstødende stammer kaldes en bølge.
En serie møde Og stamme forplanter sig langs foråret. Møde er det område, hvor fjederspolerne nærmer sig hinanden, hvorimod stamme er det område, hvor fjederspolerne vender væk fra hinanden. Hvis tværgående bølger har et mønster af toppe og dale, så består langsgående bølger af et mønster af tæthed og belastning. Bølgelængde er afstanden mellem successive tætheder eller successive stammer. Det, der menes her, er afstanden fra to identiske og på hinanden følgende punkter med tæthed eller belastning.
Bølgesymptomer
Følgende er flere bølgesymptomer, bestående af:
- Afspejling
Ved arrangementer bølgerefleksion Loven om bølgereflektion vil gælde, nemlig reflektionsvinklen er den samme som indfaldsvinklen. Dette betyder, at når den indfaldende bølgestråle danner en vinkel θ med normallinjen (en linje vinkelret på den reflekterende overflade), så vil den reflekterede stråle danne en vinkel θ med normallinjen.
- Bølgebrydning
Bølgebrydning (brydning) er afbøjningen af retningen af en bølgefront, når den kommer ind fra et medie til et andet. Nogle gange forekommer brydning og refleksion samtidigt. Når indkommende bølger rammer et andet medie, vil nogle af bølgerne blive reflekteret, og andre vil blive transmitteret eller brudt. Brydning opstår, fordi bølger har forskellige hastigheder i forskellige medier.
- Interferens
Bølgeinterferens er fusion eller superposition af bølger, når to eller flere bølger ankommer til samme sted på samme tid. Interferensen af to bølger kan producere bølger, hvis amplituder forstærker hinanden (interferens maksimum) og kan også producere bølger, hvis amplituder dæmper hinanden (interferens minimum).
- Bølgediffraktion
Bølgediffraktion er hændelsen af en bølgebøjning, når den passerer gennem en smal spalte eller barriere.
I samme medium udbreder bølger sig i en lige linje. Derfor vil lige bølger også forplante sig gennem mediet i form af lige bølger. Dette gælder ikke, hvis mediet får en barriere eller forhindring i form af et mellemrum. For den rigtige spaltestørrelse kan den indkommende bølge bøjes efter at have passeret gennem spalten. Bølgebøjning forårsaget af tilstedeværelsen af en barriere i form af et hul kaldes bølgediffraktion.
Læs også artikler, der kan være relaterede: "Steganografi" Definition & (principper - Kriterier - Aspekter - Typer)
Hvis spaltebarrieren er givet ved bredde, så er diffraktion ikke så tydeligt synlig. Bølgefronten, der passerer gennem spalten, bøjer kun ved kanten af spalten, som vist i figur 9 nedenfor. Hvis spaltebarrieren er smal, det vil sige størrelsen er tæt på størrelsesordenen af en bølgelængde, så er bølgediffraktionen meget tydelig.
Eksempler på anvendelse af bølger og lydbølger i hverdagen
Følgende er flere eksempler på anvendelse af bølger og lydbølger i hverdagen, bestående af:
- Radio
Radioenergi er den laveste form for elektromagnetisk energi, med bølgelængder fra tusindvis af kilometer til mindre end en meter. De mest almindelige anvendelser er kommunikation til rumforskning og radarsystemer. Radar er nyttig til at studere vejrmønstre, storme, skabe 3D-kort over jordens overflade, måling af nedbør, isbevægelser i polarområder og overvågning af miljøet. Radarens bølgelængde spænder fra 0,8-100 cm.
- Mikrobølgeovn
Bølgelængden af mikrobølgestråling varierer fra 0,3 – 300 cm. Dets brug er hovedsageligt inden for områderne kommunikation og afsendelse af information gennem åbne rum, madlavning og aktive PJ-systemer. I et aktivt PJ-system affyres mikrobølgeimpulser mod et mål, og refleksionerne måles for at studere målets karakteristika. Et eksempel på en applikation er Tropical Rainfall Measuring Missions (TRMM) Microwave Imager (TMI), som måler mikrobølgestråling udsendes fra det elektromagnetiske spektrum Elektromagnetisk energi i jordens atmosfære for at måle fordampning, vandindhold i skyer og intensitet Regn.
- Infrarød
Sundhedstilstande kan diagnosticeres ved at undersøge infrarøde emissioner fra kroppen. Særlige infrarøde fotos kaldet termogrammer bruges til at opdage blodcirkulationsproblemer, gigt og kræft. Infrarød stråling kan også bruges i tyverialarmer. En tyv uden hans viden vil blokere lyset og skjule alarmen. Fjernbetjeningen kommunikerer med TV'et via infrarød stråling produceret af LED'en (Light Emitting). Diode ) indeholdt i enheden, så vi kan tænde fjernsynet ved hjælp af fjernbetjeningen kontroller.
- Ultraviolet
UV-lys er nødvendigt for planteassimilering og kan dræbe bakterier fra hudsygdomme.
- Røntgen
Røntgenstråler er almindeligt anvendt i det medicinske område til at fotografere positionen af knogler i kroppen, især for at bestemme brækkede knogler. Du skal dog være forsigtig, når du bruger røntgenstråler, fordi menneskelige vævsceller kan blive beskadiget på grund af langvarig brug af røntgenstråler.
- Musikinstrument
I musikinstrumenter såsom guitarer produceres lydkilden af vibrerende genstande, nemlig strenge. Hvis strengen plukkes med en stor amplitude (afvigelse), vil den producerede lyd være højere. Og hvis spændingen i strengen strækkes, bliver lyden højere. Ligeledes med trommer og andre musikinstrumenter. Lyd opstår, fordi lydkilden vibreres.
- Blinde briller
Udstyret med en ultralyds sende- og modtageenhed, der bruger ultralydssending og -modtagelse.
- Måling af havets dybde
- Medicinsk udstyr
ved ultralydsundersøgelse (ultralyd). Som et eksempel, ultralydsscanning gøres ved at flytte sonder rundt om huden på en gravid mors mave, vil et billede af et foster blive vist på monitorskærmen. Ved at observere billeder af fosteret kan læger overvåge fosterets vækst, udvikling og sundhed. I modsætning til røntgenundersøgelser er ultralydsundersøgelser sikre (ingen risiko), både for mor og foster pga. Ultralydsinspektion eller -testning beskadiger ikke det materiale, det passerer igennem, så det kaldes ultralydstest ikke skadelige (Ikke-destruktiv testning, forkortet NDT).
Ultralydsscanningsteknikker bruges også til at undersøge leveren (uanset om der er tegn på leverkræft eller ej) og hjernen. Fremstilling af enhederultralyd at fjerne beskadiget hjernevæv uden at skulle foretage en hjerneoperation. ”På denne måde behøver patienterne ikke at gennemgå en højrisiko hjerneoperation. Fjernelse af beskadiget hjernevæv kan ske uden at skulle skære og sy hovedbunden eller perforere kraniet.
Eksempel på et Wave-spørgsmål
En vandrende bølge, der forplanter sig på en ledning, kan udtrykkes som: y = 2 sin π (100t-4x) med y i cm, x i m og t i sekunder. Hvis tråden er lavet af et materiale med en massetæthed pr. længdeenhed på 20 g/cm, så er spændingen i tråden...
Diskussion:
100π = ω
100π = 2πf
50 Hz = f
4π = k
4π = 2π/λ
2 = λ
V-streng = λ * f
v = 2*50
v = 100
v = √(μ/f)
100 = √(20/f)
10.000 = 20/f
F = 0,002 N
Bibliografi:
- Beiser, Arthur. 1999. Concepts of Modern Physics (oversættelse). Jakarta: Erlangga.
- Budikase, E, et al., 1987. Fysik til SMU. Jakarta: Institut for Uddannelse og Kultur.
Det er diskussionen vedr Bølgeformel – definition, ligninger, karakteristika, egenskaber, typer, symptomer og eksempelspørgsmål Forhåbentlig kan denne anmeldelse øge din indsigt og viden, mange tak for besøget. 🙂 🙂 🙂