Hullámképlet – Definíció, egyenletek, jellemzők, tulajdonságok, típusok, tünetek és példakérdések
Ebben a modern korban a technológia fontossá vált. A technológia megkönnyítheti a munkát és lerövidítheti a tényleges távolságokat több ezer mérfölddel, például a telefon használatával. Az egyik fontos dolog, ami alátámasztja a technológia létezését, az eszközök, például az energia vagy a hullámok mint közeg.
Sok elektronikai cikk felhasználja a hullámok tulajdonságait, például a hullámok terjedését Az emberek vákuumot használnak izzók gyártásához, ahol az izzó belsejében lévő tér tér üres.
Számos elektronikus eszköz van körülöttünk, amelyek technológiája hullámokat használ, de legtöbbünk nem ismeri és érti őket teljesen. A hullámok és a hanghullámok mindennapi életbeli felhasználását pedig konkrétabban a következő fejezetben tárgyaljuk.
Olvassa el a kapcsolódó cikkeket is: Elektromágneses hullám
A hullámok megértése
Hullám terjedő rezgés, terjedésében a hullám energiát hordoz. Más szavakkal, a hullámok olyan rezgések, amelyek terjednek, és maguk a rezgések a hullámok forrásai. Tehát a hullámok olyan rezgések, amelyek terjednek, a mozgó hullámok pedig terjedni fognak
energia (erő). A hullámok egy közegben terjedő rezgésformaként is értelmezhetők.A hullámokban a hullám terjed, nem a köztes közeg. Egy hullám hosszát a völgyek és dombok közötti távolság kiszámításával (transzverzális hullámok) vagy egy sűrűség és egy rés távolságának kiszámításával (hosszirányú hullámok) láthatjuk. A hullám terjedési sebessége a hullám által egy másodperc alatt megtett távolság.
Hullámegyenlet
Információ:
A = amplitúdó
k = hullámszám (hullámállandó)
ω = szögsebesség
y = hullám eltérés (m)
v = Hullámterjedési sebesség (m/s)
a = Hullámgyorsulás (m/s²)
Hullám Formula
Frekvencia, periódus és hullámhossz meghatározása
Hullámtörés
Olvassa el a kapcsolódó cikkeket is: A teleszkóp megértése
Hullám jellemzői
Az alábbiakban a hullámok számos jellemzője található, amelyek a következőkből állnak:
- Tükrözhető vagy tükrözhető
Ismeri ezt a hullámvisszaverődési eseményt a geometriai optika tanulmányozása során. Az x osztályban ebben az esetben a reflexió Snellius törvénye érvényes. - Megtörhető (törés)
Fénytörés akkor fordulhat elő, ha a hullámok két különböző közegen haladnak át. - Hajlítható (diffrakció)
Diffrakció (hajlítás) akkor következik be, amikor a hullámok szűk résen haladnak át. - Kombinált vagy kombinálható (interferencia)
Hulláminterferencia akkor következik be, amikor két hullám találkozik (egyesül), hogy maximális és minimális interferenciamintát hozzon létre. - Polarizálható (polarizáció)
A polarizáció az az esemény, amikor a hullám rezgések irányának egy részét vagy egészét elnyeli. Ez a polarizációs esemény csak keresztirányú hullámokban fordul elő. - Lebontható (diszperzió)
Miért kék az ég?? Ez azért van, mert a napfény diszperziós tüneteket tapasztal. A látható napfény fehér, de valójában vörös, narancssárga, sárga, zöld, kék, indigó és lila sugarakból áll. Ez akkor történik, amikor az ég kéknek tűnik, amikor egy fehér táblára nézünk, ami azt jelenti, hogy az összes színes pigment visszaverődik a szemünkben.
Hullám tulajdonságai
A hullámok számos tulajdonsága a következőkből áll:
1. A hanghullámok tulajdonságai
- A hanghullámok terjedéséhez közeg szükséges
Mivel a hanghullámok mechanikai hullámok, a hang terjedéséhez közeg szükséges. Ez akkor bizonyítható, ha két űrhajós távol van a Földtől, és a repülőgép légköre üres levegőben az űrhajós nem tud közvetlen beszélgetést folytatni, hanem kommunikációs eszközöket használ, mint pl telefon. Annak ellenére, hogy a két űrhajós egy síkban volt. Egy közegnek a részecskék rezgési képessége változó, vannak olyan közegek is, amelyek csillapíthatják a hangot, például a víz. - A hanghullámok visszaverődést tapasztalnak (visszaverődés)
A hullámok egyik tulajdonsága, hogy visszaverődnek, így a hanghullámok is megtapasztalhatják ezt A hullámvisszaverődés törvénye: beesési szög = visszaverődési szög a hanghullámokra is vonatkozik. Bizonyítható, hogy a hang visszaverődése zárt térben visszhangot okozhat. Vagyis a visszavert hang egy része egybeesik az eredeti hanggal, így az eredeti hang tisztán hangzik. A visszhangok elkerülése érdekében mozikban, stúdiókban, rádióban, televízióban és koncerttermekben zene, a falakat hangtompító anyag borítja, amely általában gyapjúból, pamutból, üvegből, gumiból készül vagy vasat. - A hanghullámok megtapasztalják a fénytörést (törés)
A hullámok egyik tulajdonsága, hogy fénytörésen mennek keresztül. Fénytörési események a mindennapi életben, például éjszaka a mennydörgés hangja hangosabb, mint nappal. Ennek az az oka, hogy nappal a felsőbb rétegekben hűvösebb a levegő, mint az alsóbb rétegekben. Mivel a hang sebessége hideg hőmérsékleten kisebb, mint meleg hőmérsékleten, a hangsebesség a levegő rétegeiben A felső réteg kisebb, mint az alsó réteg, ami azt eredményezi, hogy a felső réteg közeg sűrűbb, mint a rétegközeg Alsó. Éjszaka az ellenkezője történik. Tehát napközben a villámlás a felső légrétegből az alsó légrétegbe terjed. Ha a bejövő hang függőlegesen lefelé halad, éjszaka, a hangterjedés iránya a normál vonalhoz közelebb van torzítva. A legjobb, ha nappal a hangterjedés iránya eltörik a normál vonaltól. A hullámtörés törvényének megfelelően a kevésbé sűrű közegből a sűrűbb közegbe érkező hullámok a normál vonalhoz közelebb törnek, vagy fordítva. - Hanghullámok: Hajlítás (diffrakció)
A hanghullámok nagyon könnyen diffrakciót tapasztalnak, mivel a levegőben lévő hanghullámok hullámhossza centimétertől több méterig terjed. A diffrakció a hullámok elhajlása, amikor áthaladnak egy résen, a rés nagysága a hullámhossz nagyságrendjében van. Mint tudjuk, a hosszabb hullámok könnyebben elhajlanak. Diffrakciós események például akkor fordulnak elő, amikor egy autómotor hangját halljuk egy útkanyarban, bár még nem láttuk az autót, mert a kanyar szélén egy magas épület akadályozza. - Hanghullámok élménykombinációja (interferencia)
A hanghullámok a hullámkombináció vagy interferencia tüneteit tapasztalják, amelyek két részre oszthatók, nevezetesen konstrukciós interferencia vagy hangerősítés és destruktív interferencia vagy hanggyengülés. Például amikor két azonos vagy közel azonos frekvenciájú és amplitúdójú hangszóró között vagyunk, felváltva hallunk hangos és gyenge hangokat. - Hanghullámok Tapasztalja meg a hangterjedést
A két hanghullám okozta interferencia hangterjedési eseményeket, nevezetesen hangerősödést és -gyengülést okozhat. Ez két, kissé eltérő frekvenciájú és ugyanabban az irányban terjedő hullám szuperpozíciója miatt következik be. Ha a két hanghullám egyidejűleg terjed, akkor a legerősebb hangot adják, ha mindkét fázis azonos. Ha a két rezgés ellentétes fázisban van, akkor a leggyengébb hang jön létre.
Olvassa el a kapcsolódó cikkeket is: Az „intenzitás” meghatározása és (hanghullámok alkalmazása)
2. A fényhullámok tulajdonságai
- A fényhullámok interferenciát tapasztalnak
A fényhullámok, akárcsak a hanghullámok, interferálhatnak. A fényinterferencia eléréséhez koherens fényforrásra van szükség, nevezetesen egy ugyanolyan frekvenciájú és rögzített fáziskülönbségű fényforrásra. Young és Fresnell kísérletei alapján koherens fényforrások figyelhetők meg. A fény interferencia sötét világos mintákat eredményezhet. A sötét mintázatok destruktív (egymást csillapító) interferencia eredményeként jönnek létre, két ellentétes fázisú hullám egyesülése következtében. A fényes mintázat két azonos fázisú hullám kombinációja miatti építési interferencia (kölcsönös megerősítés) eredménye. - Fényhullámok Tapasztalja meg a diffrakciót
A hullámdiffrakció a hullám elhajlásának folyamata, amelyet egy gát jelenléte okoz rés vagy sarokgát formájában, amely elzárja a hullámfront egy részét. A fénydiffrakció különálló keskeny, egymással párhuzamos, azonos távolságra lévő résekben is megtörténik. Minél keskenyebb a rést diffrakciós rácsnak nevezzük, annál több rés van egy rácsban. Minél élesebb a diffrakciós mintázat a képernyőn. A maximális diffrakció akkor következik be, ha világos vonalak jelennek meg a képernyőn. A szintén egy kerek rés által alkotott diffrakciós mintázat egy világos és sötét gyűrűkkel körülvett központi világos alakzatból áll. - Fényhullámok Tapasztalja meg a polarizációt
A polarizáció egy hullám rezgési irányának szűrésének folyamata. Ezt a rezgés irányának szűrésére szolgáló eszközt polaroidnak hívják. Az egyik példa a kristályok. A polarizáció a visszaverődésben és a fénytörésben, valamint a kettős fénytörésben is megtalálható. A fény részecskék általi elnyelését és visszaverődését szóródásnak nevezzük. Ha polarizálatlan fény kerül egy közegbe (gázba), akkor a szórt fény részben vagy teljesen polarizálható. A polarizáció iránya olyan, hogy merőleges a beeső fény vonala és a látóvonal által alkotott síkra.
3. Az elektromágneses hullámok tulajdonságai
- Az elektromos tér és a mágneses tér változása egyszerre történik.
- Az elektromos és a mágneses tér irányai merőlegesek egymásra.
- Az elektromos és a mágneses térerősség egyenesen arányos egymással, mégpedig az E = c összefüggés szerint. B.
- Az elektromágneses hullámok terjedési iránya mindig merőleges az elektromos tér és a mágneses tér irányára.
- Az elektromágneses hullámok vákuumban terjedhetnek.
- Az elektromágneses hullámok olyan sebességgel terjednek, amely csak a közeg elektromos és mágneses tulajdonságaitól függ.
- Az elektromágneses hullámok terjedési sebessége vákuumban általános állandó, értéke = 3 x 108 m/s.
- Az elektromágneses hullámok keresztirányú hullámok.
- Az elektromágneses hullámok megtapasztalhatják a visszaverődés, törés, polarizáció, interferencia és diffrakció (hajlítás) folyamatait.
A hullámok típusai
Az alábbiakban többféle hullám létezik, amelyek a következőkből állnak:
1. A Médium alapján
- Mechanikus hullámok, egy olyan hullám, amelynek terjedéséhez olyan közegre van szükség, amely energiát közvetít a hullám terjedési folyamatához. A hang egy példa a mechanikai hullámra, amely a légnyomás változásán keresztül terjed a térben (a levegőmolekulák sűrűsége).
- Elektromágneses hullám, nevezetesen a hullámok, amelyek akkor is terjedhetnek, ha nincs közeg. Az elektromágneses energia hullámokban terjed, számos mérhető jellemzővel, nevezetesen: hullámhossz, frekvencia, amplitúdó és sebesség.
Az elektromágneses hullámok forrásai a következők:
- Elektromos oszcillációk
- A napfény infravörös sugarakat termel
- Ultraibolya sugárzást kibocsátó higanylámpák
- Az elektronok vákuumcsőben egy fémchipbe lövése röntgensugarakat (röntgensugárzáshoz használnak), az instabil atommagok pedig gamma-sugarakat hoznak létre.
Példák az elektromágneses hullámokra a mindennapi életben a következők:
- Rádió hullám
- Mikrohullámok
- Infravörös sugarak
- Ultraibolya fény
- Látható fény
- Röntgen és
- Gamma sugarak
Olvassa el a kapcsolódó cikkeket is: Az „ultrahangos hanghullámok” korlátozzák az emberi hallást és (a tükröződés előnyei a mindennapi életben)
2. A terjedés és a rezgés iránya alapján
Tartalmaz:
- Keresztirányú hullámok
mégpedig olyan hullámok, amelyek terjedési iránya merőleges a rezgés irányára. A keresztirányú hullámra példa a húrhullám. Amikor fel-le mozgatjuk a kötelet, úgy tűnik, hogy a kötél a hullámmozgás irányára merőleges irányban mozog fel és le.
A hullám legmagasabb pontját ún csúcs míg a legalacsonyabb pont únvölgy. Amplitúdó egy csúcs maximális magassága vagy egy völgy legnagyobb mélysége az egyensúlyi helyzetből mérve. A távolság a hullám két egyenlő és egymást követő pontjától hullámhossznak nevezzük(lambdának hívják – görög betű). A hullámhossz a csúcstól a csúcsig vagy a völgytől a völgyig terjedő távolságként is felfogható.
- Hosszanti hullámok
nevezetesen olyan hullámok, amelyek terjedési iránya párhuzamos a rezgés irányával (például slinky hullámok). A rezgő slinkiben fellépő hullámok sűrűség és alakváltozás formájában azonos irányúak a slinki hosszával. Két szomszédos sűrűség vagy két szomszédos alakzat közötti távolságot nevezzük egy hullám.
Sorozat találkozó És törzs a tavasz mentén terjed. Találkozó az a terület, ahol a rugótekercsek közelednek egymáshoz, míg törzs az a terület, ahol a rugótekercsek egymással szemben állnak. Ha a keresztirányú hullámok csúcsokból és völgyekből álló mintázatúak, akkor a longitudinális hullámok sűrűség- és alakváltozási mintázatból állnak. A hullámhossz az egymást követő sűrűségek vagy az egymást követő alakzatok közötti távolság. Itt két azonos és egymást követő sűrűségi vagy alakváltozási pont távolságát értjük.
Hullám tünetei
Az alábbiakban számos hullámtünet található, amelyek a következőkből állnak:
- Visszaverődés
Rendezvényeken hullám tükröződés A hullám visszaverődésének törvénye érvényes, nevezetesen a visszaverődés szöge megegyezik a beesési szöggel. Ez azt jelenti, hogy amikor a beeső hullámnyaláb θ szöget zár be a normál egyenessel (egy a visszaverő felületre merőleges vonallal), akkor a visszavert nyaláb θ szöget zár be a normálvonallal.
- Hullámtörés
Hullámtörés (törés) a hullámfront irányának eltérítése, amikor az egyik közegből a másikba lép. Néha a fénytörés és a visszaverődés egyszerre történik. Amikor a bejövő hullámok egy másik közeget érnek, a hullámok egy része visszaverődik, mások pedig továbbadódnak vagy megtörnek. A fénytörés azért következik be, mert a hullámok különböző sebességűek a különböző közegekben.
- Interferencia
Hullám interferencia a hullámok fúziója vagy szuperpozíciója, amikor két vagy több hullám egyszerre érkezik ugyanarra a helyre. Két hullám interferenciája olyan hullámokat hozhat létre, amelyek amplitúdói erősítik egymást (interferencia maximum) és olyan hullámokat is képes előállítani, amelyek amplitúdója gyengíti egymást (interferencia minimális).
- Hullámdiffrakció
Hullámdiffrakció egy hullám elhajlása, amikor áthalad egy keskeny résen vagy akadályon.
Ugyanabban a közegben a hullámok egyenes vonalban terjednek. Ezért az egyenes hullámok a közegben egyenes hullámok formájában is terjednek. Ez nem vonatkozik arra az esetre, ha a közeg gátat vagy akadályt kap rés formájában. A megfelelő résmérethez a bejövő hullám a résen való áthaladás után meghajolhat. A rés formájában lévő gát jelenléte által okozott hullámhajlítást ún hullám diffrakció.
Olvassa el a kapcsolódó cikkeket is: "Steganográfia" definíciója és (elvek - kritériumok - szempontok - típusok)
Ha a réskorlátot a szélesség adja meg, akkor a diffrakció nem látszik olyan jól. A résen áthaladó hullámfront csak a rés szélén hajlik meg, ahogy az alábbi 9. ábrán látható. Ha a résgát keskeny, azaz a mérete közel van egy hullámhossz nagyságrendjéhez, akkor a hullám diffrakciója nagyon szembetűnő.
Példák a hullámok és hanghullámok alkalmazására a mindennapi életben
Az alábbiakban néhány példa látható a hullámok és hanghullámok mindennapi életben történő alkalmazására, amelyek a következőkből állnak:
- Rádió
A rádióenergia az elektromágneses energia legalacsonyabb formája, hullámhossza több ezer kilométertől kevesebb mint egy méterig terjed. A leggyakoribb felhasználási területek a kommunikáció, az űrkutatás és a radarrendszerek. A radar hasznos az időjárási minták, viharok tanulmányozására, 3D-s térképek készítésére a föld felszínéről, csapadék mérésére, jégmozgás mérésére a sarki régiókban és a környezet megfigyelésére. A radar hullámhossza 0,8-100 cm.
- mikrohullámú sütő
A mikrohullámú sugárzás hullámhossza 0,3-300 cm. Felhasználása elsősorban a kommunikáció és a nyílt tereken keresztül történő információküldés, a főzés és az aktív PJ rendszerek területén valósul meg. Egy aktív PJ rendszerben mikrohullámú impulzusokat bocsátanak ki egy célpontra, és mérik a visszaverődéseket, hogy tanulmányozzák a céltárgy jellemzőit. Egy példa alkalmazás a Tropical Rainfall Measuring Mission (TRMM) Microwave Imager (TMI), amely a mikrohullámú sugárzást méri. Az elektromágneses spektrumból kibocsátott A Föld légkörének elektromágneses energiája a párolgás, a felhők víztartalmának és az intenzitás mérésére Eső.
- Infravörös
Az egészségügyi állapotok diagnosztizálhatók a test infravörös kibocsátásának vizsgálatával. Speciális infravörös fényképeket, úgynevezett termogramokat használnak a vérkeringési problémák, az ízületi gyulladás és a rák kimutatására. Az infravörös sugárzás betörésjelzőben is használható. A tolvaj a tudta nélkül elzárja a lámpát és elrejti a riasztót. A távirányító a LED (Light Emitting) által keltett infravörös sugárzáson keresztül kommunikál a TV-vel. Dióda ) található a készülékben, így a távirányító segítségével távolról is bekapcsolhatjuk a TV-t vezérlők.
- Ultraibolya
Az UV-fény a növények asszimilációjához szükséges, és elpusztíthatja a bőrbetegségekből származó baktériumokat.
- röntgen
A röntgensugarakat általában az orvostudományban használják a testben lévő csontok helyzetének fényképezésére, különösen a törött csontok meghatározására. A röntgensugarak használatakor azonban óvatosnak kell lennie, mert az emberi szövetsejtek károsodhatnak a röntgensugárzás hosszan tartó használata miatt.
- Hangszer
Az olyan hangszerekben, mint a gitárok, a hangforrást vibráló tárgyak, nevezetesen húrok állítják elő. Ha a húrt nagy amplitúdóval (eltéréssel) pengetik, akkor az előállított hang hangosabb lesz. És ha a húr feszültsége meg van feszítve, akkor a hang magasabb lesz. Ugyanígy a dobokkal és más hangszerekkel. Hang keletkezik, mert a hangforrás rezeg.
- Vakszemüveg
Ultrahangos küldő és fogadó készülékkel felszerelt, amely ultrahangos küldést és fogadást alkalmaz.
- Az óceán mélységének mérése
- Orvosi felszerelés
ultrahang vizsgálatnál (ultrahang). Mint például, ultrahangos szkennelés mozgással történik szondák terhes anya gyomra bőre körül a magzat képe jelenik meg a monitor képernyőjén. A magzat képeinek megfigyelésével az orvosok nyomon követhetik a magzat növekedését, fejlődését és egészségi állapotát. A röntgenvizsgálatokkal ellentétben az ultrahangos vizsgálatok biztonságosak (nincs kockázat) mind az anya, mind a magzat számára, mert Az ultrahangos vizsgálat vagy tesztelés nem károsítja az anyagot, amelyen áthalad, ezért ultrahangos vizsgálatnak nevezik nem káros (roncsolásmentes vizsgálat, rövidítve NDT).
Ultrahangos szkennelési technikákat is alkalmaznak a máj (van-e májrák jele vagy sem) és az agy vizsgálatára. Készülékgyártásultrahang a sérült agyszövet eltávolítása agyműtét elvégzése nélkül. „Így a betegeknek nem kell nagy kockázatú agyműtéten átesni. A sérült agyszövet eltávolítása a fejbőr levágása és varrása vagy a koponya perforálása nélkül is elvégezhető.
Példa egy hullámkérdésre
Egy vezetéken terjedő haladó hullám a következőképpen fejezhető ki: y = 2 sin π (100t-4x), ahol y cm-ben, x m-ben és t másodpercben. Ha a huzal 20 g/cm hosszegységenkénti tömegsűrűségű anyagból készül, akkor a huzal feszültsége...
Vita:
100π = ω
100π = 2πf
50 Hz = f
4π = k
4π = 2π/λ
2 = λ
V karakterlánc = λ * f
v = 2*50
v = 100
v = √(μ/f)
100 = √(20/f)
10000 = 20/f
F = 0,002 N
Bibliográfia:
- Beiser, Arthur. 1999. A modern fizika fogalmai (fordítás). Jakarta: Erlangga.
- Budikase, E és munkatársai, 1987. Fizika az SMU számára. Jakarta: Oktatási és Kulturális Minisztérium.
Erről szól a vita Hullámképlet – Definíció, egyenletek, jellemzők, tulajdonságok, típusok, tünetek és példakérdések Remélhetőleg ez az áttekintés bővítheti belátását és tudását, köszönöm szépen a látogatást. 🙂 🙂 🙂