Bangos formulė – apibrėžimas, lygtys, charakteristikos, savybės, tipai, simptomai ir pavyzdiniai klausimai
Šiuolaikinėje eroje technologijos tapo svarbios. Technologijos gali palengvinti darbą ir sutrumpinti faktinius atstumus tūkstančiais mylių, pavyzdžiui, naudojant telefoną. Vienas iš svarbių dalykų, palaikančių technologijų egzistavimą, yra priemonės, pavyzdžiui, energija ar bangos kaip terpė.
Daugelis elektronikos gaminių naudoja bangų savybes, pavyzdžiui, bangų, kurios gali sklisti, pobūdį Žmonės naudoja vakuumą, kad gamintų lemputes, kuriose lemputės viduje esanti erdvė yra erdvė tuščia.
Aplink mus yra daugybė elektroninių prietaisų, kurių technologija naudoja bangas, tačiau dauguma mūsų jų iki galo nežino ir nesupranta. O apie bangų ir garso bangų naudojimą kasdieniame gyvenime konkrečiau aptarsime kitame skyriuje.
Taip pat skaitykite straipsnius, kurie gali būti susiję: Elektromagnetinė banga
Bangų supratimas
Banga yra sklindanti vibracija, jos sklidimo metu banga neša energiją. Kitaip tariant, bangos yra sklindančios vibracijos, o pačios vibracijos yra bangų šaltinis. Taigi, bangos yra vibracijos, kurios sklinda, o judančios bangos sklinda
energijos (galia). Bangas taip pat galima interpretuoti kaip vibracijos formą, kuri sklinda terpėje.Bangose sklinda banga, o ne tarpinė terpė. Vienos bangos ilgį galima pamatyti apskaičiuojant atstumą tarp slėnių ir kalvų (skersinės bangos) arba atstumą tarp vieno tankio ir vieno tarpo (išilginės bangos). Bangos sklidimo greitis yra atstumas, kurį banga nukeliauja per vieną sekundę.
Bangos lygtis
Informacija:
A = amplitudė
k = bangos skaičius (bangos konstanta)
ω = kampinis greitis
y = bangos nuokrypis (m)
v = bangos sklidimo greitis (m/s)
a = bangos pagreitis (m/s²)
Bangos formulė
Dažnio, periodo ir bangos ilgio nustatymas
Bangos refrakcija
Taip pat skaitykite straipsnius, kurie gali būti susiję: Supratimo teleskopas
Bangos charakteristikos
Toliau pateikiamos kelios bangų charakteristikos, kurias sudaro:
- Gali būti atspindėtas arba veidrodinis
Studijuodami geometrinę optiką esate susipažinę su šiuo bangos atspindžio įvykiu. X klasėje šiuo atveju galioja atspindžio dėsnis pagal Snelijų. - Gali lūžti (lūžis)
Refrakcija gali atsirasti, kai bangos praeina per dvi skirtingas terpes. - Gali būti lankstus (difrakcija)
Difrakcija (lenkimas) atsiranda, kai bangos praeina per siaurą tarpą. - Gali būti kombinuotas arba kombinuotas (trukdžiai)
Bangų trukdžiai atsiranda, kai dvi bangos susijungia (susijungia), kad sukurtų didžiausią ir mažiausią trukdžių modelį. - Galima poliarizuoti (poliarizacija)
Poliarizacija yra įvykis, kai dalis arba visa bangų virpesių kryptis absorbuojama. Šis poliarizacijos įvykis vyksta tik skersinėse bangose. - Gali būti skaidomas (dispersija)
Kodėl dangus mėlynas?? Taip yra todėl, kad saulės šviesa patiria sklaidos simptomus. Saulės šviesa, kurią matote, yra balta, tačiau iš tikrųjų ją sudaro raudoni, oranžiniai, geltoni, žali, mėlyni, indigo ir violetiniai spinduliai. Taip atsitinka, kai žiūrint į baltą lentą dangus atrodo mėlynas, o tai reiškia, kad visi spalvų pigmentai atsispindi mūsų akyse.
Bangos savybės
Toliau pateikiamos kelios bangų savybės, kurias sudaro:
1. Garso bangų savybės
- Garso bangoms sklisti reikalinga terpė
Kadangi garso bangos yra mechaninės bangos, garsui sklisti reikalinga terpė. Tai gali būti įrodyta, kai du astronautai yra toli nuo Žemės, o atmosfera lėktuve yra tuščia ore, astronautas negali turėti tiesioginio pokalbio, bet naudojasi komunikacijos priemonėmis, pvz telefonas. Nors abu astronautai buvo tame pačiame lėktuve. Terpės gebėjimas vibruoti daleles skiriasi, yra net terpių, kurios gali slopinti garsą, pavyzdžiui, vanduo. - Garso bangos atsispindi (atspindėjimas)
Viena iš bangų savybių yra tai, kad jos atsispindi, todėl tai gali patirti ir garso bangos Bangų atspindžio dėsnis: kritimo kampas = atspindžio kampas galioja ir garso bangoms. Galima įrodyti, kad garso atspindys uždaroje erdvėje gali sukelti aidus. Tai reiškia, kad dalis atspindėto garso sutampa su pirminiu garsu, todėl originalus garsas skamba neaiškiai. Kad būtų išvengta aido kino teatruose, studijose, radijuje, televizijoje ir koncertų salėse muzika, sienos padengtos garsą slopinančia medžiaga, kuri dažniausiai gaminama iš vilnos, medvilnės, stiklo, gumos arba geležies. - Garso bangų lūžis (lūžis)
Viena iš bangų savybių yra ta, kad jos patiria refrakciją. Refrakcijos įvykiai kasdieniame gyvenime, pavyzdžiui, naktį griaustinis garsas yra stipresnis nei dieną. Taip yra todėl, kad dieną oras viršutiniuose sluoksniuose yra vėsesnis nei apatiniuose. Kadangi garso greitis žemoje temperatūroje yra mažesnis nei karštoje temperatūroje, garso greitis oro sluoksniuose Viršutinis sluoksnis yra mažesnis už apatinį, todėl viršutinio sluoksnio terpė yra tankesnė nei sluoksnio terpė žemesnė. Naktį nutinka atvirkščiai. Taigi dienos metu žaibo garsas sklinda iš viršutinio oro sluoksnio į apatinį oro sluoksnį. Jei įeinantis garsas sklinda vertikaliai žemyn, naktį, garso sklidimo kryptis pakreipta arčiau įprastos linijos. Geriausia, kad dienos metu garso sklidimo kryptis lūžtų nuo įprastos linijos. Pagal bangų lūžio dėsnį, bangos, ateinančios iš mažiau tankios terpės į tankesnę terpę, lūžta arčiau normalios linijos arba atvirkščiai. - Garso bangų lenkimas (difrakcija)
Garso bangos labai lengvai patiria difrakciją, nes garso bangų ore bangos ilgis yra nuo centimetrų iki kelių metrų. Difrakcija yra bangų lenkimas, kai jos praeina pro tarpą, tarpo dydis yra bangos ilgio eilės tvarka. Kaip žinome, ilgesnės bangos lengviau difrakcuoja. Difrakcijos įvykiai įvyksta, pavyzdžiui, kai kelio vingyje girdime automobilio variklio garsą, nors automobilio nematėme, nes jį užstoja aukštas pastatas vingio pakraštyje. - Garso bangų derinys (trikdžiai)
Garso bangos patiria bangų derinio arba trukdžių simptomus, kuriuos galima suskirstyti į du, ty konstrukcijos trukdžius arba garso stiprinimą ir destruktyvius trukdžius arba garso susilpnėjimą. Pavyzdžiui, kai esame tarp dviejų vienodo arba beveik vienodo dažnio ir amplitudės garsiakalbių, pakaitomis girdėsime stiprius ir silpnus garsus. - Garso bangos Patirkite garso sklidimą
Dviejų garso bangų sukeliami trukdžiai gali sukelti garso sklidimo įvykius, ty garso stiprėjimą ir susilpnėjimą. Tai atsitinka dėl dviejų bangų, kurių dažnis šiek tiek skiriasi ir sklinda ta pačia kryptimi, superpozicijos. Jei dvi garso bangos sklinda vienu metu, jos skleis stipriausią garsą, kai abi fazės yra vienodos. Jei dvi vibracijos yra priešingos fazės, bus sukurtas silpniausias garsas.
Taip pat skaitykite straipsnius, kurie gali būti susiję: „Intensyvumo“ apibrėžimas ir (garso bangų taikymas)
2. Šviesos bangų savybės
- Šviesos bangos patiria trikdžius
Šviesos bangos, kaip ir garso bangos, gali trukdyti. Norint gauti šviesos trukdžius, reikalingas koherentinis šviesos šaltinis, ty šviesos šaltinis, turintis tokį patį dažnį ir fiksuotą fazių skirtumą. Iš Young ir Fresnell atliktų eksperimentų galima stebėti nuoseklius šviesos šaltinius. Šviesos trukdžiai gali sukurti tamsios šviesos raštus. Tamsūs modeliai atsiranda dėl destruktyvių trukdžių (slopinančių vienas kitą) dėl dviejų bangų, turinčių priešingas fazes, susiliejimo. Ryškus raštas atsiranda dėl konstrukcijos trukdžių (abipusio sutvirtinimo) dėl dviejų bangų, turinčių tą pačią fazę, derinio. - Šviesos bangos patiria difrakciją
Bangų difrakcija yra bangos lenkimo procesas, kurį sukelia tarpo arba kampinio barjero pavidalo barjeras, blokuojantis dalį bangos fronto. Šviesos difrakcija taip pat vyksta atskiruose siauruose plyšiuose, lygiagrečiuose vienas kitam tuo pačiu atstumu. Kuo siauresnis tarpas vadinamas difrakcine gardele, tuo daugiau tarpų yra grotelėje. Kuo ryškesnis ekrane sukuriamas difrakcijos modelis. Didžiausia difrakcija atsiranda, kai ekrane atsiranda ryškių linijų. Difrakcijos raštas, taip pat suformuotas iš apvalaus plyšio, susideda iš centrinės ryškios formos, apsuptos šviesiais ir tamsiais žiedais. - Šviesos bangos patiria poliarizaciją
Poliarizacija yra bangos vibracijos krypties filtravimo procesas. Šis vibracijos krypties filtravimo įrankis vadinamas Polaroid. Vienas iš pavyzdžių yra kristalai. Poliarizacija taip pat randama atspindyje ir refrakcijoje bei dviguboje refrakcijoje. Dalelių šviesos sugertis ir atspindėjimas vadinamas sklaida. Jei nepoliarizuota šviesa patenka į terpę (dujas), išsklaidyta šviesa gali būti iš dalies arba visiškai poliarizuota. Poliarizacijos kryptis yra tokia, kad ji būtų statmena plokštumai, kurią sudaro krintančios šviesos linija ir regėjimo linija.
3. Elektromagnetinių bangų savybės
- Elektrinio lauko ir magnetinio lauko pokyčiai vyksta vienu metu.
- Elektrinio lauko ir magnetinio lauko kryptys yra statmenos viena kitai.
- Elektrinio ir magnetinio lauko stipriai yra tiesiogiai proporcingi vienas kitam, būtent pagal ryšį E = c. B.
- Elektromagnetinių bangų sklidimo kryptis visada yra statmena elektrinio lauko ir magnetinio lauko krypčiai.
- Elektromagnetinės bangos gali sklisti vakuume.
- Elektromagnetinės bangos sklinda tokiu greičiu, kuris priklauso tik nuo terpės elektrinių ir magnetinių savybių.
- Elektromagnetinių bangų sklidimo vakuume greitis yra bendra konstanta ir jo reikšmė = 3 x 108 m/s.
- Elektromagnetinės bangos yra skersinės bangos.
- Elektromagnetinės bangos gali patirti atspindžio, lūžio, poliarizacijos, trukdžių ir difrakcijos (lenkimo) procesus.
Bangų rūšys
Yra keletas bangų tipų, kuriuos sudaro:
1. Remiantis „Medium“.
- Mechaninės bangos, yra banga, kurios sklidimui reikalinga terpė, kuri nukreipia energiją bangos sklidimo procesui. Garsas yra mechaninės bangos, sklindančios keičiantis oro slėgiui erdvėje (oro molekulių tankiui), pavyzdys.
- Elektromagnetinė banga, būtent bangos, kurios gali sklisti net ir nesant terpės. Elektromagnetinė energija sklinda bangomis, turinčiomis keletą charakteristikų, kurias galima išmatuoti, būtent: bangos ilgį, dažnį, amplitudę ir greitį.
Elektromagnetinių bangų šaltiniai yra šie:
- Elektriniai virpesiai
- Saulės šviesa gamina infraraudonuosius spindulius
- Gyvsidabrio lempos, skleidžiančios ultravioletinius spindulius
- Elektronų šaudymas vakuuminiame vamzdyje į metalinę lustą sukuria rentgeno spindulius (naudojamus rentgeno spinduliams), o nestabilūs atomų branduoliai gamina gama spindulius.
Elektroninių bangų pavyzdžiai kasdieniame gyvenime yra šie:
- Radijo banga
- Mikrobangų krosnelės
- Infraraudonieji spinduliai
- Ultravioletinė šviesa
- Matoma šviesa
- Rentgeno spinduliai ir
- Gama spinduliai
Taip pat skaitykite straipsnius, kurie gali būti susiję: „Ultragarso garso bangos“ riboja žmogaus klausą ir (atspindėjimo privalumai kasdieniame gyvenime)
2. Remiantis sklidimo ir vibracijos kryptimi
Susideda iš:
- Skersinės bangos
būtent bangos, kurių sklidimo kryptis yra statmena vibracijos krypčiai. Skersinės bangos pavyzdys yra styginių banga. Kai perkeliame virvę aukštyn ir žemyn, atrodo, kad virvė juda aukštyn ir žemyn kryptimi, statmena bangos judėjimo krypčiai.
Aukščiausias bangos taškas vadinamas viršūnė o žemiausias taškas vadinamasslėnis. Amplitudė yra didžiausias viršūnės aukštis arba didžiausias slėnio gylis, matuojamas nuo pusiausvyros padėties. Atstumas nuo dviejų vienodų ir iš eilės einančių bangos taškų vadinamas bangos ilgiu(vadinamas lambda – graikiška raidė). Bangos ilgį taip pat galima suprasti kaip atstumą nuo viršūnės iki viršūnės arba atstumą nuo slėnio iki slėnio.
- Išilginės bangos
būtent bangos, kurių sklidimo kryptis yra lygiagreti vibracijos krypčiai (pavyzdžiui, svyrančios bangos). Vibruojančiuose slinkiuose atsirandančios bangos tankio ir deformacijos forma yra ta pačia kryptimi kaip ir slinki ilgis. Atstumas tarp dviejų gretimų tankių arba dviejų gretimų deformacijų vadinamas viena banga.
Serijos susitikimas Ir įtempti plinta išilgai pavasario. Susitikimas yra sritis, kurioje spyruoklių ritės artėja viena prie kitos, tuo tarpu įtempti yra sritis, kurioje spyruoklės ritės yra nukreiptos viena nuo kitos. Jei skersinės bangos turi viršūnių ir slėnių modelį, tai išilginės bangos susideda iš tankio ir deformacijos modelio. Bangos ilgis yra atstumas tarp nuoseklių tankių arba nuoseklių deformacijų. Čia turimas galvoje atstumas nuo dviejų identiškų ir vienas po kito einančių tankio ar deformacijos taškų.
Bangos simptomai
Toliau pateikiami keli bangos simptomai, kuriuos sudaro:
- Atspindys
Renginiuose bangos atspindys Bus taikomas bangos atspindžio dėsnis, būtent atspindžio kampas yra toks pat kaip kritimo kampas. Tai reiškia, kad kai krintančios bangos spindulys sudaro kampą θ su normalia linija (linija, statmena atspindinčiam paviršiui), tada atspindėtas spindulys sudarys kampą θ su normaliąja linija.
- Bangos refrakcija
Bangos lūžis (lūžis) yra bangos fronto krypties poslinkis, kai jis patenka iš vienos terpės į kitą. Kartais refrakcija ir atspindys vyksta vienu metu. Kai įeinančios bangos pateks į kitą terpę, kai kurios bangos atsispindės, o kitos bus perduodamos arba lūžta. Refrakcija atsiranda todėl, kad skirtingose terpėse bangos turi skirtingą greitį.
- Trukdymas
Bangų trukdžiai yra bangų susiliejimas arba superpozicija, kai dvi ar daugiau bangų ateina į tą pačią vietą tuo pačiu metu. Dviejų bangų trukdžiai gali sukelti bangas, kurių amplitudės viena kitą sustiprina (interferencija maksimalus) ir taip pat gali sukelti bangas, kurių amplitudės susilpnina viena kitą (interferencija minimumas).
- Bangų difrakcija
Bangų difrakcija yra bangos lenkimo įvykis, kai ji praeina per siaurą tarpą arba barjerą.
Toje pačioje terpėje bangos sklinda tiesia linija. Todėl tiesios bangos sklis visoje terpėje ir tiesių bangų pavidalu. Tai netaikoma, jei terpei suteikiama kliūtis arba kliūtis tarpo pavidalu. Kad tarpas būtų tinkamas, įeinanti banga gali sulinkti, kai praeina pro tarpą. Bangos lenkimas, kurį sukelia tarpo pavidalo barjeras, vadinamas bangų difrakcija.
Taip pat skaitykite straipsnius, kurie gali būti susiję: „Steganografijos“ apibrėžimas ir (principai – kriterijai – aspektai – tipai)
Jei tarpo barjeras pateikiamas pagal plotį, tai difrakcija nėra taip aiškiai matoma. Bangos frontas, einantis per tarpą, išlinksta tik tarpo krašte, kaip parodyta 9 paveiksle. Jei tarpo barjeras yra siauras, tai yra, dydis yra artimas bangos ilgiui, tada bangos difrakcija yra labai akivaizdi.
Bangų ir garso bangų taikymo kasdieniame gyvenime pavyzdžiai
Toliau pateikiami keli bangų ir garso bangų taikymo kasdieniame gyvenime pavyzdžiai, kuriuos sudaro:
- Radijas
Radijo energija yra žemiausio lygio elektromagnetinės energijos forma, kurios bangų ilgiai svyruoja nuo tūkstančių kilometrų iki mažesnio nei vieno metro. Dažniausiai naudojami ryšiai, skirti kosmoso tyrimams ir radarų sistemoms. Radaras naudingas tiriant orų modelius, audras, kuriant 3D žemės paviršiaus žemėlapius, matuojant kritulių kiekį, ledo judėjimą poliariniuose regionuose ir stebint aplinką. Radaro bangos ilgis svyruoja nuo 0,8 iki 100 cm.
- Mikrobangų krosnelė
Mikrobangų spinduliuotės bangos ilgis svyruoja nuo 0,3 iki 300 cm. Jis daugiausia naudojamas komunikacijos ir informacijos siuntimo per atviras erdves, maisto gaminimo ir aktyvių PJ sistemų srityse. Aktyvioje PJ sistemoje mikrobangų impulsai šaudomi į taikinį ir matuojami atspindžiai, siekiant ištirti taikinio charakteristikas. Pavyzdys yra „Tropical Rainfall Measuring Mission“ (TRMM) mikrobangų vaizdas (TMI), matuojantis mikrobangų spinduliuotę. skleidžiamas iš elektromagnetinio spektro Žemės atmosferos elektromagnetinė energija garavimui, vandens kiekiui debesyse ir intensyvumui matuoti Lietus.
- Infraraudonųjų spindulių
Sveikatos būklę galima diagnozuoti tiriant infraraudonųjų spindulių spinduliuotę iš organizmo. Specialios infraraudonųjų spindulių nuotraukos, vadinamos termogramomis, naudojamos kraujotakos sutrikimams, artritui ir vėžiui nustatyti. Infraraudonoji spinduliuotė taip pat gali būti naudojama signalizacijoje nuo įsilaužimo. Vagis be jo žinios užblokuos šviesą ir paslėps signalizaciją. Nuotolinio valdymo pultas palaiko ryšį su televizoriumi infraraudonaisiais spinduliais, kuriuos sukuria šviesos diodas (šviesą skleidžiantis). Įrenginyje esantis diodas ), todėl televizorių galime įjungti nuotoliniu būdu naudodami nuotolinio valdymo pultą valdikliai.
- Ultravioletinė
UV šviesa reikalinga augalų asimiliacijai ir gali sunaikinti mikrobus nuo odos ligų.
- Rentgenas
Rentgeno spinduliai dažniausiai naudojami medicinos srityje, norint fotografuoti kaulų padėtį kūne, ypač norint nustatyti kaulų lūžius. Tačiau naudodamiesi rentgeno spinduliais turite būti atsargūs, nes ilgai naudojant rentgeno spindulius gali būti pažeistos žmogaus audinių ląstelės.
- Muzikinis instrumentas
Muzikos instrumentuose, tokiuose kaip gitaros, garso šaltinį sukuria vibruojantys objektai, būtent stygos. Jei styga plėšiama su didele amplitude (nukrypimu), sukuriamas garsas bus stipresnis. O jei stygos įtempimas bus ištemptas, garsas bus didesnis. Taip pat su būgnais ir kitais muzikos instrumentais. Garsas kyla, nes garso šaltinis vibruoja.
- Aklinai
Įrengtas ultragarso siuntimo ir priėmimo įrenginys, naudojant ultragarsinį siuntimą ir priėmimą.
- Vandenyno gylio matavimas
- Medicininė įranga
ultragarsinio tyrimo metu (ultragarsas). Pavyzdžiui, ultragarsinis skenavimas padaryta judant zondai aplink nėščios motinos skrandžio odą, monitoriaus ekrane bus rodomas vaisiaus vaizdas. Stebėdami vaisiaus vaizdus, gydytojai gali stebėti vaisiaus augimą, vystymąsi ir sveikatą. Skirtingai nuo rentgeno tyrimų, ultragarsiniai tyrimai yra saugūs (nėra rizikos) tiek motinai, tiek vaisiui, nes Ultragarsinis patikrinimas ar bandymas nepažeidžia medžiagos, per kurią praeina, todėl tai vadinama ultragarsiniu testavimu nepažeidžiantis (neardomieji bandymai, sutrumpintai NDT).
Ultragarso skenavimo metodai taip pat naudojami tiriant kepenis (ar yra kepenų vėžio požymių, ar ne) ir smegenis. Prietaiso gamybaultragarsu pašalinti pažeistą smegenų audinį neatliekant smegenų operacijos. „Tokiu būdu pacientams nereikia daryti didelės rizikos smegenų operacijų. Pažeistą smegenų audinį galima pašalinti nepjaustant ir nesiūjant galvos odos ar perforuojant kaukolę.
Bangos klausimo pavyzdys
Judanti banga, sklindanti viela, gali būti išreikšta taip: y = 2 sin π (100t-4x), kai y yra cm, x m ir t sekundėmis. Jei viela pagaminta iš medžiagos, kurios masės tankis ilgio vienetui yra 20 g/cm, tai vielos įtempimas yra...
Diskusija:
100π = ω
100π = 2πf
50 Hz = f
4π = k
4π = 2π/λ
2 = λ
V eilutė = λ * f
v = 2*50
v = 100
v = √ (μ/f)
100 = √ (20/f)
10 000 = 20 / f
F = 0,002 N
Bibliografija:
- Beizeris, Artūras. 1999. Šiuolaikinės fizikos sampratos (vertimas). Džakarta: Erlangga.
- Budikase, E ir kt., 1987 m. Fizika SMU. Džakarta: Švietimo ir kultūros departamentas.
Tai yra diskusija apie tai Bangos formulė – apibrėžimas, lygtys, charakteristikos, savybės, tipai, simptomai ir pavyzdiniai klausimai Tikimės, kad ši apžvalga gali padidinti jūsų įžvalgą ir žinias, labai ačiū, kad apsilankėte. 🙂 🙂 🙂