Lainevalem – määratlus, võrrandid, karakteristikud, omadused, tüübid, sümptomid ja näidisküsimused
Sellel kaasaegsel ajastul on tehnoloogia muutunud oluliseks. Tehnoloogia võib muuta töö lihtsamaks ja lühendada tegelikke vahemaid tuhandete miilide võrra, näiteks telefoni kasutades. Üks oluline tehnoloogia olemasolu toetav asi on vahendid, näiteks energia või lained kui meedium.
Paljud elektroonikaseadmed kasutavad lainete omadusi, näiteks lainete olemust, mis võivad levida Inimesed kasutavad vaakumit lambipirnide valmistamiseks, kus pirni sees on ruumi tühi.
Meie ümber on palju elektroonikaseadmeid, mille tehnoloogia kasutab laineid, kuid enamik meist ei tea ega mõista neid täielikult. Ja lainete ja helilainete kasutamisest igapäevaelus räägime täpsemalt järgmises peatükis.
Lugege ka artikleid, mis võivad olla seotud: Elektromagnetlaine
Lainete mõistmine
Laine on leviv vibratsioon, selle levimisel kannab laine energiat. Teisisõnu, lained on vibratsioonid, mis levivad ja võnked ise on lainete allikad. Niisiis, lained on vibratsioonid, mis levivad ja liikuvad lained levivad energiat (võimsus). Laineid võib tõlgendada ka kui vibratsiooni vormi, mis levib keskkonnas.
Lainetes levib laine, mitte vahekeskkond. Ühe laine pikkust saab näha, kui arvutada orgude ja küngaste vaheline kaugus (ristlained) või arvutada kaugus ühe tiheduse ja ühe tühimiku vahel (pikilained). Laine levimise kiirus on vahemaa, mille laine läbib ühe sekundi jooksul.
Laine võrrand
Teave:
A = amplituud
k = lainearv (lainekonstant)
ω = nurkkiirus
y = laine hälve (m)
v = laine levimiskiirus (m/s)
a = lainekiirendus (m/s²)
Laine valem
Sageduse, perioodi ja lainepikkuse määramine
Laine murdumine
Lugege ka artikleid, mis võivad olla seotud: Teleskoobi mõistmine
Laine omadused
Järgmised on lainete mitmed omadused, mis koosnevad:
- Võib peegelduda või peegeldada
Geomeetrilise optika uurimisel olete selle laine peegelduse sündmusega tuttav. Klassis x kehtib sel juhul peegelduse seadus Snelliuse järgi. - Võib murduda (murdumine)
Murdumine võib tekkida siis, kui lained läbivad kahte erinevat keskkonda. - Saab painutada (difraktsioon)
Difraktsioon (painutamine) tekib siis, kui lained läbivad kitsa pilu. - Võib olla kombineeritud või kombineeritud (häired)
Lainehäired tekivad siis, kui kaks lainet ühinevad (ühendavad), et tekitada maksimaalne ja minimaalne interferentsi muster. - Saab polariseerida (polarisatsioon)
Polarisatsioon on sündmus, kus laine vibratsiooni suund osaliselt või täielikult neeldub. See polarisatsioonisündmus toimub ainult põiklainetes. - Võib lagundada (dispersioon)
Miks on taevas sinine?? Seda seetõttu, et päikesevalgusel on hajumise sümptomid. Päikesevalgus, mida näete, on valge, kuid tegelikult koosneb see punastest, oranžidest, kollastest, rohelistest, sinistest, indigo- ja violetsetest kiirtest. See juhtub siis, kui valget tahvlit vaadates paistab taevas sinine, mis tähendab, et kõik värvipigmendid peegelduvad meie silmadesse.
Laine omadused
Järgmised on lainete mitmed omadused, mis koosnevad:
1. Helilainete omadused
- Helilained vajavad levimiseks keskkonda
Kuna helilained on mehaanilised lained, vajab heli levimiseks keskkonda. Seda saab tõestada, kui kaks astronauti on Maast kaugel ja atmosfäär lennukis on tühi õhus, astronaut ei saa otsest vestlust pidada, vaid kasutab suhtlusvahendeid nagu telefon. Kuigi kaks astronauti olid samas lennukis. Meediumi võime osakesi vibreerida on erinev, on isegi keskkondi, mis võivad heli summutada, näiteks vesi. - Helilained kogevad peegeldust (peegeldumist)
Lainete üks omadus on see, et nad peegelduvad, seega võivad seda kogeda ka helilained.Laine peegelduse seadus: langemisnurk = peegeldusnurk kehtib ka helilainete kohta. Saab tõestada, et heli peegeldumine suletud ruumis võib tekitada kajasid. See tähendab, et osa peegelduvast helist langeb kokku algse heliga, nii et algne heli kõlab ebaselgelt. Vältimaks kajasid kinodes, stuudiotes, raadios, televisioonis ja kontserdisaalides muusika, seinad on kaetud heli summutava ainega, mis on tavaliselt valmistatud villast, puuvillast, klaasist, kummist või rauda. - Helilainete murdumine (murdumine)
Lainete üks omadusi on nende murdumine. Murdumissündmused igapäevaelus, näiteks öösel on äikese heli valjem kui päeval. Seda seetõttu, et päeval on ülemistes kihtides õhk jahedam kui alumistes. Kuna heli kiirus külmal temperatuuril on väiksem kui kuumal, on heli kiirus õhukihtides Ülemine kiht on väiksem kui alumine kiht, mistõttu on ülemise kihi keskkond tihedam kui kihi keskkond madalam. Öösel juhtub vastupidi. Nii et päeval levib välguheli ülemisest õhukihist alumisse õhukihti. Kui sissetulev heli liigub öösel vertikaalselt allapoole, on heli levimise suund kallutatud tavalisele joonele lähemale. Parim on, kui päeva jooksul murdub heli levimise suund normaalsest joonest eemale. Vastavalt laine murdumise seadusele murduvad lained, mis tulevad vähem tihedast keskkonnast tihedamasse keskkonda, normaalsele joonele lähemale või vastupidi. - Helilainete paindumine (difraktsioon)
Helilained kogevad difraktsiooni väga kergesti, kuna õhus esinevate helilainete lainepikkus on vahemikus sentimeetrit kuni mitu meetrit. Difraktsioon on lainete paindumine, kui need läbivad pilu, pilu suurus on lainepikkuse suurusjärgus. Nagu me teame, on pikemad lained kergemini hajuvad. Difraktsioonisündmused tekivad näiteks siis, kui kuuleme teekurvis automootori häält, kuigi me pole autot näinud, kuna selle blokeerib käänaku servas kõrge hoone. - Helilainete kogemuste kombinatsioon (häired)
Helilainetel ilmnevad lainete kombinatsiooni või interferentsi sümptomid, mille võib jagada kaheks, nimelt ehitushäired või heli tugevnemine ja hävitav interferents või heli nõrgenemine. Näiteks kui oleme kahe sama või peaaegu sama sageduse ja amplituudiga valjuhääldi vahel, kuuleme vaheldumisi valjuid ja nõrku helisid. - Helilained Kogege heli levikut
Kahe helilaine tekitatud häired võivad põhjustada heli levimise sündmusi, nimelt heli tugevnemist ja nõrgenemist. See tekib kahe laine superpositsiooni tõttu, millel on veidi erinevad sagedused ja mis levivad samas suunas. Kui kaks helilainet levivad samal ajal, tekitavad nad tugevaima heli, kui mõlemad faasid on samad. Kui kaks vibratsiooni on vastasfaasis, tekib nõrgim heli.
Lugege ka artikleid, mis võivad olla seotud: "Intensiivsuse" määratlus ja (helilainete rakendamine)
2. Valguslainete omadused
- Valguslained kogevad häireid
Valguslained, nagu helilained, võivad segada. Valgushäirete saamiseks on vaja koherentset valgusallikat, nimelt valgusallikat, millel on sama sagedus ja fikseeritud faaside erinevus. Youngi ja Fresnelli katsetest saab jälgida koherentseid valgusallikaid. Valguse interferents võib tekitada tumedaid heledaid mustreid. Tumedad mustrid tulenevad destruktiivsetest häiretest (üksteist nõrgendavad), mis on tingitud kahe vastandfaasiga laine ühinemisest. Hele muster tuleneb ehitushäiretest (vastastikune tugevdamine), mis on tingitud kahe sama faasiga laine kombinatsioonist. - Valguslained Kogege difraktsiooni
Laine difraktsioon on laine painutamise protsess, mis on põhjustatud tõkke olemasolust pilu või nurgatõkke kujul, mis blokeerib osa lainefrondist. Valguse difraktsioon toimub ka eraldi kitsastes piludes, mis on üksteisega paralleelsed samal kaugusel. Mida kitsamat pilu nimetatakse difraktsioonvõreks, seda rohkem on võres tühikuid. Mida teravam on ekraanil tekkiv difraktsioonimuster. Maksimaalne difraktsioon tekib siis, kui ekraanile ilmuvad eredad jooned. Difraktsioonimuster, mille moodustab samuti ümmargune pilu, koosneb kesksest heledast kujust, mida ümbritsevad heledad ja tumedad rõngad. - Valguslained kogege polariseerumist
Polarisatsioon on laine vibratsiooni suuna filtreerimise protsess. Seda vibratsiooni suuna filtreerimise tööriista nimetatakse Polaroidiks. Üks näide on kristallid. Polarisatsiooni leidub ka peegelduses ja murdumises ning kahekordses murdumises. Valguse neeldumist ja peegeldumist osakeste poolt nimetatakse hajumiseks. Kui polariseerimata valgus satub keskkonda (gaasi), võib hajutatud valgus olla osaliselt või täielikult polariseeritud. Polarisatsiooni suund on selline, et see on risti langeva valguse joone ja vaatejoone poolt moodustatud tasapinnaga.
3. Elektromagnetlainete omadused
- Muutused elektriväljas ja magnetväljas toimuvad samaaegselt.
- Elektrivälja ja magnetvälja suunad on üksteisega risti.
- Elektri- ja magnetvälja tugevused on üksteisega otseselt võrdelised, nimelt vastavalt seosele E = c. B.
- Elektromagnetlainete levimise suund on alati risti elektrivälja ja magnetvälja suunaga.
- Elektromagnetlained võivad levida vaakumis.
- Elektromagnetlained levivad kiirusega, mis sõltub ainult keskkonna elektrilistest ja magnetilistest omadustest.
- Elektromagnetlainete levimiskiirus vaakumis on üldkonstant ja selle väärtus on = 3 x 108 m/s.
- Elektromagnetlained on ristlained.
- Elektromagnetlained võivad kogeda peegeldumise, murdumise, polarisatsiooni, interferentsi ja difraktsiooni (painutamise) protsesse.
Lainete tüübid
Järgnevalt on mitut tüüpi laineid, mis koosnevad:
1. Põhineb Meediumil
- Mehaanilised lained, on laine, mille levimiseks on vaja keskkonda, mis suunab energiat laine levimisprotsessiks. Heli on näide mehaanilisest lainest, mis levib läbi õhurõhu muutuste ruumis (õhumolekulide tiheduses).
- Elektromagnetlaine, nimelt lained, mis võivad levida ka siis, kui keskkond puudub. Elektromagnetiline energia levib lainetena, millel on mitu mõõdetavat omadust, nimelt: lainepikkus, sagedus, amplituud ja kiirus.
Elektromagnetlainete allikad on järgmised:
- Elektrilised võnked
- Päikesevalgus tekitab infrapunakiirgust
- Elavhõbeda lambid, mis toodavad ultraviolettkiirgust
- Elektronide tulistamine vaakumtorus metallkiibile tekitab röntgenikiirgust (kasutatakse röntgenkiirte jaoks) ja ebastabiilsed aatomituumad tekitavad gammakiirgust.
Elektromagnetlainete näited igapäevaelus on järgmised:
- Raadiolaine
- Mikrolaineahjud
- Infrapunakiired
- Ultraviolettvalgus
- Nähtav valgus
- Röntgenikiirgus ja
- Gammakiired
Lugege ka artikleid, mis võivad olla seotud: "Ultraheli helilained" piiravad inimese kuulmist ja (peegelduse eelised igapäevaelus)
2. Põhineb levimis- ja vibratsioonisuunal
Koosneb:
- Põiklained
nimelt lained, mille levimise suund on vibratsiooni suunaga risti. Ristlaine näide on stringlaine. Kui me liigutame köit üles ja alla, siis tundub, et köis liigub üles ja alla suunas, mis on risti laine liikumise suunaga.
Laine kõrgeimat punkti nimetatakse tipp samas kui madalaimat punkti nimetatakseorg. Amplituud on tipu maksimaalne kõrgus või oru maksimaalne sügavus, mõõdetuna tasakaaluasendist. Kaugus kahest võrdsest ja järjestikusest punktist lainel nimetatakse lainepikkuseks(nimetatakse lambda – kreeka täht). Lainepikkuseks võib pidada ka kaugust tipust tipuni või kaugust orust orgu.
- Pikisuunalised lained
nimelt lained, mille levimise suund on paralleelne vibratsiooni suunaga (näiteks libisevad lained). Vibreerivates slinkides esinevad lained on tiheduse ja deformatsiooni kujul slinki pikkusega samas suunas. Kahe kõrvuti asetseva tiheduse või kahe kõrvuti asetseva tüve vahelist kaugust nimetatakse üks laine.
Seeria koosolekul Ja tüvi levib mööda allikat. Koosolek on ala, kus vedruspiraalid lähenevad üksteisele, kusjuures tüvi on ala, kus vedruspiraalid on üksteisest eemal. Kui põiklainetel on tippude ja orgude muster, siis pikisuunalised lained koosnevad tiheduse ja deformatsiooni mustrist. Lainepikkus on kaugus järjestikuste tiheduste või järjestikuste tüvede vahel. Siin peetakse silmas kaugust kahest identsest ja järjestikusest tihedus- või deformatsioonipunktist.
Laine sümptomid
Järgmised on mitmed laine sümptomid, mis koosnevad:
- Peegeldus
Üritustel laine peegeldus Kehtib laine peegelduse seadus, nimelt peegeldusnurk on sama, mis langemisnurk. See tähendab, et kui langev lainekiir moodustab normaaljoonega nurga θ (peegelduspinnaga risti), siis peegeldunud kiir moodustab normaaljoonega nurga θ.
- Laine murdumine
Laine murdumine (murdumine) on lainefrondi suuna kõrvalekaldumine, kui see siseneb ühest keskkonnast teise. Mõnikord toimuvad murdumine ja peegeldus samaaegselt. Kui sissetulevad lained tabavad mõnda teist keskkonda, peegelduvad mõned lained ja teised kanduvad edasi või murduvad. Murdumine tekib seetõttu, et lainete kiirus erinevates meediumites on erinev.
- Sekkumine
Lainehäired on lainete ühinemine või superpositsioon, kui kaks või enam lainet saabuvad samasse kohta korraga. Kahe laine interferents võib tekitada laineid, mille amplituudid üksteist tugevdavad (häired maksimaalne) ja võib tekitada ka laineid, mille amplituudid üksteist nõrgendavad (häired miinimum).
- Laine difraktsioon
Laine difraktsioon on laine paindumine, kui see läbib kitsa pilu või tõkke.
Samas keskkonnas levivad lained sirgjooneliselt. Seetõttu levivad sirged lained kogu keskkonnas ka sirglainetena. See ei kehti, kui kandjale on antud tõke või takistus tühimiku kujul. Õige vahe suuruse korral võib sissetulev laine pärast pilu läbimist painutada. Lainepainutust, mis on põhjustatud tõkke olemasolust pilu kujul, nimetatakse laine difraktsioon.
Lugege ka artikleid, mis võivad olla seotud: "Steganograafia" määratlus ja (põhimõtted - kriteeriumid - aspektid - tüübid)
Kui vahebarjäär on antud laiuse järgi, siis difraktsioon pole nii selgelt nähtav. Lainefront, mis läbib pilu, paindub ainult pilu servas, nagu on näidatud alloleval joonisel 9. Kui vahebarjäär on kitsas, st suurus on lainepikkuse suurusjärgu lähedal, on laine difraktsioon väga ilmne.
Näited lainete ja helilainete rakendamisest igapäevaelus
Järgnevalt on toodud mitmed näited lainete ja helilainete rakendamisest igapäevaelus, mis koosnevad:
- Raadio
Raadioenergia on elektromagnetilise energia madalaima taseme vorm, mille lainepikkused ulatuvad tuhandetest kilomeetritest alla ühe meetri. Kõige levinumad kasutusalad on side, kosmoseuuringute ja radarisüsteemide jaoks. Radar on kasulik ilmamustrite, tormide uurimiseks, maapinna 3D-kaartide koostamiseks, sademete mõõtmiseks, jää liikumiseks polaaraladel ja keskkonna jälgimiseks. Radari lainepikkus on vahemikus 0,8–100 cm.
- Mikrolaine
Mikrolainekiirguse lainepikkus on vahemikus 0,3–300 cm. Seda kasutatakse peamiselt suhtlemisel ja teabe edastamisel avatud ruumide, toiduvalmistamise ja aktiivsete PJ-süsteemide kaudu. Aktiivses PJ-süsteemis lastakse sihtmärgi pihta mikrolaineimpulsse ja mõõdetakse peegeldusi, et uurida sihtmärgi omadusi. Näidisrakenduseks on Tropical Rainfall Measuring Missioni (TRMM) mikrolainekaamera (TMI), mis mõõdab mikrolainekiirgust. kiirgab elektromagnetilisest spektrist Maa atmosfääri elektromagnetenergia, et mõõta aurumist, veesisaldust pilvedes ja intensiivsust Vihma.
- Infrapuna
Tervislikke seisundeid saab diagnoosida, uurides keha infrapunakiirgust. Vereringeprobleemide, artriidi ja vähi tuvastamiseks kasutatakse spetsiaalseid infrapunafotosid, mida nimetatakse termogrammideks. Infrapunakiirgust saab kasutada ka valvesignalisatsioonides. Varas tema teadmata blokeerib valguse ja peidab alarmi. Kaugjuhtimispult suhtleb teleriga LED-i tekitatud infrapunakiirguse kaudu (valgust kiirgav). Diood ), mis asub seadmes, et saaksime teleri kaugjuhtimispuldi abil sisse lülitada juhtnupud.
- Ultraviolett
UV-valgust on vaja taimede assimilatsiooniks ja see võib hävitada nahahaigustest põhjustatud mikroobe.
- röntgen
Röntgenikiirgust kasutatakse meditsiinivaldkonnas tavaliselt luude asukoha pildistamiseks kehas, eriti luumurdude määramiseks. Röntgenikiirguse kasutamisel tuleb aga olla ettevaatlik, sest inimese kudede rakud võivad pikaajalisel röntgenikiirguse kasutamisel kahjustuda.
- Muusikainstrument
Muusikariistades, nagu kitarrid, tekitavad heliallika vibreerivad objektid, nimelt keelpillid. Kui stringi kitkutakse suure amplituudiga (hälbega), on tekitatav heli valjem. Ja kui nööri pinget venitada, on heli kõrgem. Samamoodi trummide ja muude muusikariistadega. Heli tekib seetõttu, et heliallikat vibreeritakse.
- Pimedad prillid
Varustatud ultraheli saatmise ja vastuvõtmise seadmega, mis kasutab ultraheli saatmist ja vastuvõtmist.
- Ookeani sügavuse mõõtmine
- Meditsiiniseadmed
ultraheliuuringul (ultraheli). Näiteks ultraheli skaneerimine tehtud liigutades sondid raseda ema kõhunaha ümber kuvatakse monitori ekraanil loote kujutis. Loote kujutisi jälgides saavad arstid jälgida loote kasvu, arengut ja tervist. Erinevalt röntgenuuringust on ultraheliuuring ohutu (riskivaba) nii emale kui lootele, sest Ultraheli kontrollimine või testimine ei kahjusta materjali, mida see läbib, seetõttu nimetatakse seda ultraheli testimiseks ei kahjusta (mittepurustav katsetamine, lühendatult NDT).
Ultraheli skaneerimise tehnikaid kasutatakse ka maksa (kas on maksavähi tunnuseid või mitte) ja aju uurimiseks. Seadme tootmineultraheli kahjustatud ajukoe eemaldamiseks ilma ajuoperatsiooni tegemata. "Nii ei pea patsiendid läbima kõrge riskiga ajuoperatsiooni. Kahjustatud ajukoe eemaldamist saab teha ilma peanahka lõikamata ja õmblemata või kolju perforeerimata.
Laineküsimuse näide
Traadil levivat liikuvat lainet saab väljendada järgmiselt: y = 2 sin π (100t-4x), y sentimeetrites, x m ja t sekundites. Kui traat on valmistatud materjalist, mille massitihedus pikkusühiku kohta on 20 g/cm, siis traadi pinge on...
Arutelu:
100π = ω
100π = 2πf
50 Hz = f
4π = k
4π = 2π/λ
2 = λ
V string = λ * f
v = 2*50
v = 100
v = √(μ/f)
100 = √ (20/f)
10000 = 20 / f
F = 0,002 N
Bibliograafia:
- Beiser, Arthur. 1999. Kaasaegse füüsika mõisted (tõlge). Jakarta: Erlangga.
- Budikase, E jt, 1987. Füüsika SMU jaoks. Jakarta: haridus- ja kultuuriosakond.
See on arutelu selle kohta Lainevalem – määratlus, võrrandid, karakteristikud, omadused, tüübid, sümptomid ja näidisküsimused Loodetavasti võib see ülevaade teie teadmisi ja teadmisi suurendada, tänan teid külastamise eest. 🙂 🙂 🙂