Viļņu formula — definīcija, vienādojumi, raksturlielumi, īpašības, veidi, simptomi un piemēru jautājumi
Šajā modernajā laikmetā tehnoloģija ir kļuvusi svarīga. Tehnoloģija var atvieglot darbu un saīsināt faktiskos attālumus par tūkstošiem jūdžu, piemēram, izmantojot tālruni. Viena no svarīgākajām lietām, kas atbalsta tehnoloģiju pastāvēšanu, ir līdzekļi, piemēram, enerģija vai viļņi kā līdzeklis.
Daudzas elektroniskas preces izmanto viļņu īpašības, piemēram, viļņu raksturu, kas var izplatīties Cilvēki izmanto vakuumu, lai izgatavotu spuldzes, kur spuldzes iekšpusē ir telpa tukšs.
Mums apkārt ir daudz elektronisku ierīču, kuru tehnoloģijās tiek izmantoti viļņi, taču lielākā daļa no mums tos pilnībā nezina un nesaprot. Par viļņu un skaņas viļņu izmantošanu ikdienas dzīvē mēs runāsim konkrētāk nākamajā nodaļā.
Izlasiet arī rakstus, kas var būt saistīti: Elektromagnētiskais vilnis
Viļņu izpratne
Vilnis ir izplatoša vibrācija, tās izplatībā vilnis nes enerģiju. Citiem vārdiem sakot, viļņi ir vibrācijas, kas izplatās, un pašas vibrācijas ir viļņu avots. Tātad, viļņi ir vibrācijas, kas izplatās, un kustīgie viļņi izplatīsies
enerģiju (jauda). Viļņus var interpretēt arī kā vibrācijas veidu, kas izplatās vidē.Viļņos izplatās vilnis, nevis starpvide. Viena viļņa garumu var redzēt, aprēķinot attālumu starp ielejām un pakalniem (šķērsviļņi) vai aprēķinot attālumu starp vienu blīvumu un vienu spraugu (garenviļņi). Viļņa izplatīšanās ātrums ir attālums, ko vilnis nobrauc vienā sekundē.
Viļņu vienādojums
Informācija:
A = amplitūda
k = viļņa skaitlis (viļņu konstante)
ω = leņķiskais ātrums
y = viļņa novirze (m)
v = viļņu izplatīšanās ātrums (m/s)
a = viļņu paātrinājums (m/s²)
Viļņu formula
Frekvences, perioda un viļņa garuma noteikšana
Viļņu refrakcija
Izlasiet arī rakstus, kas var būt saistīti: Izpratne par teleskopu
Viļņu raksturojums
Tālāk ir norādītas vairākas viļņu īpašības, kas sastāv no:
- Var būt atspoguļots vai spoguļots
Jūs esat pazīstams ar šo viļņu atstarošanas notikumu, pētot ģeometrisko optiku. X klasē šajā gadījumā tiek piemērots atstarošanās likums saskaņā ar Snelliusu. - Var lauzt (refrakcija)
Refrakcija var notikt, kad viļņi šķērso divus dažādus nesējus. - Var būt elastīgs (difrakcija)
Difrakcija (liece) rodas, kad viļņi iziet cauri šaurai spraugai. - Var kombinēt vai kombinēt (traucējumi)
Viļņu traucējumi rodas, kad divi viļņi saplūst (apvienojas), lai radītu maksimālo un minimālo traucējumu modeli. - Var polarizēt (polarizācija)
Polarizācija ir notikums, kad daļa vai viss viļņu vibrāciju virziens tiek absorbēts. Šis polarizācijas notikums notiek tikai šķērsviļņos. - Var sadalīties (dispersija)
Kāpēc debesis ir zilas?? Tas ir tāpēc, ka saules gaismai ir izkliedes simptomi. Saules gaisma, ko redzat, ir balta, bet patiesībā tā sastāv no sarkaniem, oranžiem, dzelteniem, zaļiem, ziliem, indigo un violetiem stariem. Tas notiek, kad debesis izskatās zilas, kad skatāties uz baltu tāfeli, kas nozīmē, ka visi krāsu pigmenti tiek atspoguļoti mūsu acīs.
Viļņu īpašības
Tālāk ir norādītas vairākas viļņu īpašības, kas sastāv no:
1. Skaņas viļņu īpašības
- Skaņas viļņu izplatībai ir nepieciešama vide
Tā kā skaņas viļņi ir mehāniski viļņi, skaņas izplatībai ir nepieciešams vide. To var pierādīt, kad divi astronauti atrodas tālu no Zemes un atmosfēra lidmašīnā ir tukša gaisā, astronauts nevar veikt tiešu sarunu, bet izmanto saziņas rīkus, piemēram, telefons. Pat ja abi astronauti atradās vienā plaknē. Vides spēja vibrēt daļiņas ir atšķirīga, ir pat vides, kas var slāpēt skaņu, piemēram, ūdens. - Skaņas viļņi piedzīvo atspīdumu (atspīdumu)
Viena no viļņu īpašībām ir tā, ka tie tiek atstaroti, tāpēc to var piedzīvot arī skaņas viļņi.Viļņu atstarošanas likums: krišanas leņķis = atstarošanas leņķis attiecas arī uz skaņas viļņiem. Var pierādīt, ka skaņas atstarošana slēgtā telpā var izraisīt atbalsis. Tas nozīmē, ka daļa no atstarotās skaņas sakrīt ar sākotnējo skaņu, tāpēc sākotnējā skaņa izklausās neskaidri. Lai izvairītos no atskaņām kinoteātros, studijās, radio, televīzijā un koncertzālēs mūzika, sienas ir pārklātas ar skaņu slāpējošu vielu, kas parasti ir izgatavota no vilnas, kokvilnas, stikla, gumijas vai dzelzs. - Skaņas viļņu refrakcija (refrakcija)
Viena no viļņu īpašībām ir tā, ka tie piedzīvo refrakciju. Refrakcijas notikumi ikdienā, piemēram, naktī pērkona skaņa ir skaļāka nekā dienā. Tas ir tāpēc, ka dienas laikā augšējos slāņos gaiss ir vēsāks nekā apakšējos. Tā kā skaņas ātrums aukstā temperatūrā ir mazāks nekā karstā temperatūrā, skaņas ātrums gaisa slāņos Augšējais slānis ir mazāks par apakšējo slāni, kā rezultātā augšējā slāņa vide ir blīvāka par slāņa vidi zemāks. Naktīs notiek otrādi. Tātad dienas laikā zibens skaņa izplatās no augšējā gaisa slāņa uz apakšējo gaisa slāni. Ja ienākošā skaņa virzās vertikāli uz leju, naktī skaņas izplatīšanās virziens tiek novirzīts tuvāk parastajai līnijai. Vislabāk, ja dienas laikā skaņas izplatīšanās virziens tiek lauzts prom no parastās līnijas. Saskaņā ar viļņu refrakcijas likumu viļņi, kas nāk no mazāk blīvas vides uz blīvāku vidi, tiks lauzti tuvāk normālajai līnijai vai otrādi. - Skaņas viļņu sajūta, liekot (difrakcija)
Skaņas viļņi ļoti viegli piedzīvo difrakciju, jo skaņas viļņiem gaisā ir viļņu garums diapazonā no centimetriem līdz vairākiem metriem. Difrakcija ir viļņu saliekšanās, kad tie iziet cauri spraugai, spraugas izmērs ir viļņa garuma kārtībā. Kā zināms, garāki viļņi ir vieglāk izkliedējami. Difrakcijas notikumi rodas, piemēram, kad ceļa līkumā varam dzirdēt automašīnas dzinēja skaņu, lai gan mēs automašīnu neesam redzējuši, jo to bloķē augsta ēka līkuma malā. - Skaņas viļņu pieredzes kombinācija (traucējumi)
Skaņas viļņi izjūt viļņu kombinācijas vai traucējumu simptomus, kurus var iedalīt divos, proti, konstrukcijas traucējumi vai skaņas stiprināšana un destruktīvi traucējumi vai skaņas vājināšanās. Piemēram, atrodoties starp diviem skaļruņiem ar vienādu vai gandrīz vienādu frekvenci un amplitūdu, mēs pārmaiņus dzirdēsim skaļas un vājas skaņas. - Skaņas viļņi Izbaudiet skaņas izplatību
Divu skaņas viļņu radītie traucējumi var izraisīt skaņas izplatīšanās notikumus, proti, skaņas pastiprināšanos un pavājināšanos. Tas notiek divu viļņu superpozīcijas dēļ, kuriem ir nedaudz atšķirīgas frekvences un kas izplatās vienā virzienā. Ja abi skaņas viļņi izplatās vienlaikus, tie radīs spēcīgāko skaņu, ja abas fāzes ir vienādas. Ja abas vibrācijas ir pretējās fāzēs, tiks radīta vājākā skaņa.
Izlasiet arī rakstus, kas var būt saistīti: “Intensitātes” definīcija un (skaņas viļņu pielietojums)
2. Gaismas viļņu īpašības
- Gaismas viļņi rada traucējumus
Gaismas viļņi, tāpat kā skaņas viļņi, var traucēt. Lai iegūtu gaismas traucējumus, ir nepieciešams koherents gaismas avots, proti, gaismas avots ar vienādu frekvenci un fiksētu fāzes starpību. No Young un Fresnell veiktajiem eksperimentiem var novērot koherentus gaismas avotus. Gaismas traucējumi var radīt tumšas gaismas rakstus. Tumšie modeļi rodas no destruktīviem traucējumiem (vājinot viens otru), apvienojoties diviem viļņiem, kuriem ir pretējas fāzes. Spilgtais raksts rodas no būvniecības traucējumiem (savstarpēja pastiprināšana), ko izraisa divu viļņu kombinācija, kuriem ir viena un tā pati fāze. - Gaismas viļņi piedzīvo difrakciju
Viļņu difrakcija ir viļņu lieces process, ko izraisa barjeras klātbūtne spraugas vai stūra barjeras veidā, kas bloķē daļu viļņa frontes. Gaismas difrakcija notiek arī atsevišķās šaurās spraugās, kas ir paralēlas viena otrai vienā un tajā pašā attālumā. Jo šaurāku spraugu sauc par difrakcijas režģi, jo vairāk spraugu ir režģī. Jo asāks ir ekrānā radītais difrakcijas raksts. Maksimālā difrakcija rodas, kad ekrānā parādās spilgtas līnijas. Difrakcijas zīmējums, ko veido arī apaļa sprauga, sastāv no centrālas spilgtas formas, ko ieskauj gaiši un tumši gredzeni. - Gaismas viļņi piedzīvo polarizāciju
Polarizācija ir viļņa vibrācijas virziena filtrēšanas process. Šo vibrācijas virziena filtrēšanas rīku sauc par polaroīdu. Viens piemērs ir kristāli. Polarizācija ir sastopama arī atstarošanas un refrakcijā, kā arī dubultā refrakcijā. Gaismas absorbciju un atstarošanu no daļiņām sauc par izkliedi. Ja nepolarizēta gaisma nonāk vidē (gāzē), izkliedētā gaisma var būt daļēji vai pilnībā polarizēta. Polarizācijas virziens ir tāds, ka tas ir perpendikulārs plaknei, ko veido krītošās gaismas līnija un redzes līnija.
3. Elektromagnētisko viļņu īpašības
- Izmaiņas elektriskā laukā un magnētiskajā laukā notiek vienlaikus.
- Elektriskā lauka un magnētiskā lauka virzieni ir perpendikulāri viens otram.
- Elektriskā un magnētiskā lauka lielums ir tieši proporcionāls viens otram, proti, saskaņā ar sakarību E = c. B.
- Elektromagnētisko viļņu izplatīšanās virziens vienmēr ir perpendikulārs elektriskā lauka un magnētiskā lauka virzienam.
- Elektromagnētiskie viļņi var izplatīties vakuumā.
- Elektromagnētiskie viļņi izplatās ar ātrumu, kas ir atkarīgs tikai no vides elektriskajām un magnētiskajām īpašībām.
- Elektromagnētisko viļņu izplatīšanās ātrums vakuumā ir vispārēja konstante un tā vērtība ir = 3 x 108 m/s.
- Elektromagnētiskie viļņi ir šķērsviļņi.
- Elektromagnētiskie viļņi var izjust atstarošanas, refrakcijas, polarizācijas, traucējumu un difrakcijas (lieces) procesus.
Viļņu veidi
Ir vairāki viļņu veidi, kas sastāv no:
1. Pamatojoties uz Medium
- Mehāniskie viļņi, ir vilnis, kura izplatībai ir nepieciešama vide, kas novirza enerģiju viļņa izplatīšanās procesam. Skaņa ir mehāniska viļņa piemērs, kas izplatās, mainoties gaisa spiedienam telpā (gaisa molekulu blīvumam).
- Elektromagnētiskais vilnis, proti, viļņi, kas var izplatīties pat tad, ja nav vides. Elektromagnētiskā enerģija izplatās viļņos ar vairākiem izmērāmiem raksturlielumiem, proti: viļņa garums, frekvence, amplitūda un ātrums.
Elektromagnētisko viļņu avoti ir šādi:
- Elektriskās svārstības
- Saules gaisma rada infrasarkanos starus
- Dzīvsudraba lampas, kas rada ultravioleto staru
- Elektronu šaušana vakuuma caurulē pie metāla mikroshēmas rada rentgena starus (izmanto rentgena stariem), un nestabili atomu kodoli rada gamma starus.
Elektromagnētisko viļņu piemēri ikdienas dzīvē ir šādi:
- Radio vilnis
- Mikroviļņu krāsnis
- Infrasarkanie stari
- Ultravioletā gaisma
- Redzamā gaisma
- Rentgena un
- Gamma stari
Izlasiet arī rakstus, kas var būt saistīti: "Ultraskaņas skaņas viļņi" ierobežo cilvēka dzirdi un (atspoguļošanas priekšrocības ikdienas dzīvē)
2. Pamatojoties uz izplatīšanās virzienu un vibrāciju
Sastāv no:
- Šķērsviļņi
proti, viļņi, kuru izplatīšanās virziens ir perpendikulārs vibrācijas virzienam. Šķērsviļņa piemērs ir virknes vilnis. Kad mēs virzām virvi uz augšu un uz leju, šķiet, ka virve kustas uz augšu un uz leju virzienā, kas ir perpendikulārs viļņa kustības virzienam.
Viļņa augstāko punktu sauc virsotne kamēr tiek saukts zemākais punktsieleja. Amplitūda ir maksimālais smailes augstums vai maksimālais ielejas dziļums, mērot no līdzsvara stāvokļa. Attālums no diviem vienādiem un secīgiem punktiem uz viļņa sauc par viļņa garumu(saukta par lambdu – grieķu burts). Viļņa garumu var uzskatīt arī par attālumu no virsotnes līdz virsotnei vai attālumu no ielejas līdz ielejai.
- Garenvirziena viļņi
proti, viļņi, kuru izplatīšanās virziens ir paralēls vibrācijas virzienam (piemēram, slīdošie viļņi). Viļņi, kas rodas vibrējošajos slinkos, blīvuma un deformācijas veidā ir vienā virzienā ar slinki garumu. Attālumu starp diviem blakus blīvumiem vai diviem blakus esošajiem celmiem sauc viens vilnis.
Sērijas tikšanās Un celms izplatās gar pavasari. Tikšanās ir apgabals, kur atsperu spoles tuvojas viens otram, turpretim celms ir zona, kurā atsperes spoles ir vērstas viena no otras. Ja šķērsviļņiem ir virsotņu un ieleju raksts, tad gareniskie viļņi sastāv no blīvuma un deformācijas modeļa. Viļņa garums ir attālums starp secīgiem blīvumiem vai secīgiem deformācijām. Šeit ir domāts attālums no diviem identiskiem un secīgiem blīvuma vai deformācijas punktiem.
Viļņu simptomi
Tālāk ir norādīti vairāki viļņu simptomi, kas sastāv no:
- Atspulgs
Pasākumos viļņu atspulgs Piemēros viļņu atstarošanas likumu, proti, atstarošanas leņķis ir tāds pats kā krišanas leņķis. Tas nozīmē, ka tad, kad krītošais viļņu stars veido leņķi θ ar normālo līniju (līnija, kas ir perpendikulāra atstarojošajai virsmai), tad atstarotais stars veidos leņķi θ ar normālo līniju.
- Viļņu refrakcija
Viļņu refrakcija (refrakcija) ir viļņu frontes virziena novirze, kad tā nonāk no vienas vides citā. Dažreiz refrakcija un atstarošana notiek vienlaikus. Kad ienākošie viļņi skar citu vidi, daži viļņi tiks atspoguļoti, bet citi tiks pārraidīti vai lauzti. Refrakcija notiek tāpēc, ka dažādos medijos viļņiem ir atšķirīgs ātrums.
- Traucējumi
Viļņu traucējumi ir viļņu saplūšana vai superpozīcija, kad divi vai vairāki viļņi ierodas vienā un tajā pašā vietā vienlaikus. Divu viļņu traucējumi var radīt viļņus, kuru amplitūdas pastiprina viens otru (traucējumi maksimums), kā arī var radīt viļņus, kuru amplitūdas viens otru vājina (traucējumi minimums).
- Viļņu difrakcija
Viļņu difrakcija ir viļņa saliekšanās gadījums, kad tas šķērso šauru spraugu vai barjeru.
Tajā pašā vidē viļņi izplatās taisnā līnijā. Tāpēc taisni viļņi izplatīsies visā vidē arī taisnu viļņu veidā. Tas neattiecas uz gadījumiem, kad medijam ir dota barjera vai šķērslis spraugas veidā. Pareizam spraugas izmēram ienākošais vilnis var saliekties pēc iziešanas caur spraugu. Viļņu lieces, ko izraisa barjeras klātbūtne spraugas veidā, sauc viļņu difrakcija.
Izlasiet arī rakstus, kas var būt saistīti: "Steganogrāfijas" definīcija un (principi - kritēriji - aspekti - veidi)
Ja spraugas barjeru uzrāda platums, tad difrakcija nav tik skaidri redzama. Viļņu fronte, kas iet cauri spraugai, izliecas tikai spraugas malā, kā parādīts 9. attēlā. Ja spraugas barjera ir šaura, tas ir, izmērs ir tuvu viļņa garumam, tad viļņu difrakcija ir ļoti acīmredzama.
Viļņu un skaņas viļņu pielietošanas piemēri ikdienā
Tālāk ir sniegti vairāki piemēri viļņu un skaņas viļņu pielietošanai ikdienas dzīvē, kas sastāv no:
- Radio
Radioenerģija ir zemākā līmeņa elektromagnētiskās enerģijas veids, kura viļņu garums svārstās no tūkstošiem kilometru līdz mazākam par vienu metru. Visizplatītākie lietojumi ir sakari, kosmosa izpētei un radaru sistēmām. Radars ir noderīgs laikapstākļu modeļu, vētru izpētei, zemes virsmas 3D karšu veidošanai, nokrišņu daudzuma mērīšanai, ledus kustībai polārajos reģionos un vides monitoringam. Radara viļņa garums svārstās no 0,8 līdz 100 cm.
- Mikroviļņu krāsns
Mikroviļņu starojuma viļņa garums svārstās no 0,3 līdz 300 cm. To galvenokārt izmanto saziņas un informācijas nosūtīšanas jomās, izmantojot atklātās vietas, ēdiena gatavošanu un aktīvās PJ sistēmas. Aktīvā PJ sistēmā mikroviļņu impulsi tiek raidīti uz mērķi un tiek mērīti atspīdumi, lai izpētītu mērķa īpašības. Lietojumprogrammas piemērs ir Tropical Rainfall Measuring Mission (TRMM) mikroviļņu kamera (TMI), kas mēra mikroviļņu starojumu. izstaro no elektromagnētiskā spektra Zemes atmosfēras elektromagnētiskā enerģija, lai izmērītu iztvaikošanu, ūdens saturu mākoņos un intensitāti Lietus.
- Infrasarkanais
Veselības stāvokli var diagnosticēt, pētot infrasarkano starojumu no ķermeņa. Lai noteiktu asinsrites problēmas, artrītu un vēzi, tiek izmantotas īpašas infrasarkanās fotogrāfijas, ko sauc par termogrammām. Infrasarkano starojumu var izmantot arī apsardzes signalizācijā. Zaglis bez viņa ziņas aizslēgs gaismu un paslēps signalizāciju. Tālvadības pults sazinās ar televizoru, izmantojot infrasarkano starojumu, ko rada LED (gaismu izstarojošs). Diode ), kas atrodas ierīcē, lai mēs varētu attālināti ieslēgt televizoru, izmantojot tālvadības pulti vadīklas.
- Ultravioletais
UV gaisma ir nepieciešama augu asimilācijai, un tā var iznīcināt mikrobus no ādas slimībām.
- Rentgens
Rentgenstarus parasti izmanto medicīnas jomā, lai fotografētu kaulu stāvokli organismā, īpaši, lai noteiktu šķeltos kaulus. Tomēr, izmantojot rentgenstarus, jums jābūt uzmanīgiem, jo ilgstošas rentgenstaru lietošanas dēļ cilvēka audu šūnas var tikt bojātas.
- Mūzikas instruments
Mūzikas instrumentos, piemēram, ģitārās, skaņas avotu rada vibrējoši objekti, proti, stīgas. Ja stīgu norauj ar lielu amplitūdu (novirzi), radītā skaņa būs skaļāka. Un, ja stīgas spriegums ir nostiepts, skaņa būs augstāka. Tāpat ar bungām un citiem mūzikas instrumentiem. Skaņa rodas tāpēc, ka skaņas avots tiek vibrēts.
- Aklu brilles
Aprīkots ar ultraskaņas sūtīšanas un saņemšanas ierīci, kas izmanto ultraskaņas sūtīšanu un saņemšanu.
- Okeāna dziļuma mērīšana
- Medicīniskais aprīkojums
uz ultraskaņas izmeklēšanu (ultraskaņa). Kā piemērs, ultraskaņas skenēšana darīts, pārvietojot zondes ap grūtnieces vēdera ādu monitora ekrānā tiks parādīts augļa attēls. Vērojot augļa attēlus, ārsti var uzraudzīt augļa augšanu, attīstību un veselību. Atšķirībā no rentgena izmeklējumiem, ultraskaņas izmeklējumi ir droši (nav riska) gan mātei, gan auglim, jo Ultraskaņas pārbaude vai testēšana nesabojā materiālu, kuram tas iet cauri, tāpēc to sauc par ultraskaņas testēšanu nebojājošs (nesagraujošā pārbaude, saīsināti NDT).
Ultraskaņas skenēšanas metodes tiek izmantotas arī, lai pārbaudītu aknas (vai ir vai nav aknu vēža pazīmes) un smadzenes. Ierīču ražošanaultraskaņa lai noņemtu bojātos smadzeņu audus, neveicot smadzeņu operāciju. "Tādā veidā pacientiem nav jāveic augsta riska smadzeņu operācija. Bojāto smadzeņu audu izņemšanu var veikt, negriežot un nešujot galvas ādu vai neperforējot galvaskausu.
Viļņa jautājuma piemērs
Ceļojošo vilni, kas izplatās pa vadu, var izteikt šādi: y = 2 sin π (100t-4x) ar y cm, x m un t sekundēs. Ja stieple ir izgatavota no materiāla, kura masas blīvums uz garuma vienību ir 20 g/cm, tad stieples spriegums ir...
Diskusija:
100π = ω
100π = 2πf
50 Hz = f
4π = k
4π = 2π/λ
2 = λ
V virkne = λ * f
v = 2*50
v = 100
v = √(μ/f)
100 = √ (20/f)
10000 = 20/f
F = 0,002 N
Bibliogrāfija:
- Beizers, Artūrs. 1999. Mūsdienu fizikas jēdzieni (tulkojums). Džakarta: Erlangga.
- Budikase, E, et al, 1987. Fizika SMU. Džakarta: Izglītības un kultūras departaments.
Tā ir diskusija par to Viļņu formula — definīcija, vienādojumi, raksturlielumi, īpašības, veidi, simptomi un piemēru jautājumi Cerams, ka šis pārskats var uzlabot jūsu ieskatu un zināšanas. Liels paldies par apmeklējumu. 🙂 🙂 🙂