Valovna formula – definicija, enačbe, značilnosti, lastnosti, vrste, simptomi in primeri vprašanj
V tej moderni dobi je tehnologija postala pomembna. Tehnologija lahko olajša delo in skrajša dejanske razdalje na tisoče milj, na primer z uporabo telefona. Ena od pomembnih stvari, ki podpirajo obstoj tehnologije, so sredstva, na primer energija ali valovanje kot medij.
Veliko elektronskih predmetov uporablja lastnosti valov, na primer naravo valov, ki se lahko širijo Ljudje uporabljajo vakuum za izdelavo žarnic, kjer je prostor znotraj žarnice prostor prazno.
Okoli nas je veliko elektronskih naprav, katerih tehnologija uporablja valove, vendar jih večina od nas ne pozna in ne razume popolnoma. O uporabi valov in zvočnih valov v vsakdanjem življenju bomo podrobneje razpravljali v naslednjem poglavju.
Preberite tudi članke, ki so morda povezani: Elektromagnetno valovanje
Razumevanje valov
Valovanje je širijoča se vibracija, pri svojem širjenju valovanje prenaša energijo. Z drugimi besedami, valovi so vibracije, ki se širijo in same vibracije so vir valov. Torej so valovi vibracije, ki se širijo in se bodo širili gibljivi valovi
energija (moč). Valovanje si lahko razlagamo tudi kot obliko vibracije, ki se širi v mediju.Pri valovih se širi val, ne vmesni medij. Dolžino enega vala lahko vidimo z izračunom razdalje med dolinami in griči (prečni valovi) ali z izračunom razdalje med eno gostoto in eno vrzeljo (vzdolžni valovi). Hitrost širjenja valov je razdalja, ki jo val prepotuje v eni sekundi.
Valovna enačba
Informacije:
A = amplituda
k = valovno število (valovna konstanta)
ω = kotna hitrost
y = odklon valov (m)
v = hitrost širjenja valov (m/s)
a = valovni pospešek (m/s²)
Valovna formula
Določanje frekvence, obdobja in valovne dolžine
Lom valov
Preberite tudi članke, ki so morda povezani: Razumevanje teleskopa
Značilnosti valov
Sledi več značilnosti valov, ki jih sestavljajo:
- Lahko se odbije ali zrcali
Ta dogodek odboja valov poznate pri preučevanju geometrijske optike. V razredu x v tem primeru velja zakon odboja po Snelliusu. - Lahko se lomi (lom)
Do loma lahko pride, ko gredo valovi skozi dva različna medija. - Lahko se upogne (uklon)
Do difrakcije (upogibanja) pride, ko valovi prehajajo skozi ozko režo. - Lahko se kombinira ali kombinira (interferenca)
Do interference valov pride, ko se dva vala združita (združita), da ustvarita največji in najmanjši interferenčni vzorec. - Lahko se polarizira (polarizacija)
Polarizacija je dogodek, ko se absorbira del ali celotna smer valovnih vibracij. Ta polarizacijski dogodek se pojavi samo v transverzalnih valovih. - Lahko se razgradi (disperzija)
Zakaj je nebo modro?? To je zato, ker ima sončna svetloba simptome disperzije. Sončna svetloba, ki jo vidite, je bela, vendar je dejansko sestavljena iz rdečih, oranžnih, rumenih, zelenih, modrih, indigo in vijoličnih žarkov. To se zgodi, ko je nebo modro, ko pogledate belo tablo, kar pomeni, da se vsi barvni pigmenti odsevajo v naših očeh.
Lastnosti valov
Sledi več lastnosti valov, ki jih sestavljajo:
1. Lastnosti zvočnih valov
- Zvočni valovi potrebujejo medij za širjenje
Ker so zvočni valovi mehanski valovi, zvok potrebuje medij za širjenje. To je mogoče dokazati, ko sta dva astronavta daleč od Zemlje in je atmosfera v letalu prazna zraku, astronavt ne more imeti neposrednega pogovora ampak uporablja komunikacijska orodja kot npr telefon. Čeprav sta bila astronavta v istem letalu. Sposobnost medija, da vibrira delce, je različna, obstajajo celo mediji, ki lahko dušijo zvok, na primer voda. - Zvočni valovi doživljajo refleksijo (odboj)
Ena od lastnosti valov je, da se odbijajo, zato lahko to doživijo tudi zvočni valovi.Tudi za zvočne valove velja zakon odboja valov: vpadni kot = odbojni kot. Dokazano je, da lahko odboj zvoka v zaprtem prostoru povzroči odmev. To pomeni, da del odbitega zvoka sovpada z izvirnim zvokom, tako da izvirni zvok zveni nejasno. Da bi se izognili odmevom v kinematografih, studiih, radiu, televiziji in koncertnih dvoranah glasbe, so stene prekrite s snovjo za dušenje zvoka, ki je običajno narejena iz volne, bombaža, stekla, gume ali železo. - Zvočni valovi doživijo lom (lom)
Ena od lastnosti valov je, da so podvrženi lomu. Refrakcijski dogodki v vsakdanjem življenju, na primer, ponoči je zvok groma glasnejši kot podnevi. To je zato, ker je čez dan zrak v zgornjih plasteh hladnejši kot v spodnjih. Ker je hitrost zvoka pri nizkih temperaturah manjša kot pri visokih temperaturah, je hitrost zvoka v plasteh zraka Zgornja plast je manjša od spodnje plasti, zaradi česar je medij zgornje plasti gostejši od medija plasti nižje. Nasprotno se zgodi ponoči. Tako se čez dan zvok strele širi iz zgornje plasti zraka v spodnjo plast zraka. Če vhodni zvok ponoči potuje navpično navzdol, je smer širjenja zvoka nagnjena bližje normalni liniji. Najbolje je, da se podnevi smer širjenja zvoka lomi stran od normalne črte. V skladu z zakonom o lomu valov se bodo valovi, ki prihajajo iz manj gostega medija v gostejši medij, lomili bližje normalni črti ali obratno. - Zvočni valovi doživljajo upogibanje (uklon)
Zvočni valovi zelo enostavno doživijo difrakcijo, ker imajo zvočni valovi v zraku valovne dolžine v območju od centimetrov do nekaj metrov. Difrakcija je upogibanje valov, ko gredo skozi režo, velikost reže je enaka valovni dolžini. Kot vemo, se daljši valovi lažje ulomijo. Do difrakcijskih dogodkov pride na primer, ko slišimo zvok avtomobilskega motorja na cestnem ovinku, čeprav avtomobila nismo videli, ker ga blokira visoka zgradba na robu ovinka. - Kombinacija izkušenj z zvočnimi valovi (motnje)
Zvočni valovi doživljajo simptome kombinacije valov ali motenj, ki jih lahko razdelimo na dvoje, in sicer na gradbeno interferenco ali zvočno ojačitev in destruktivno interferenco ali zvočno oslabitev. Na primer, ko smo med dvema zvočnikoma z enako ali skoraj enako frekvenco in amplitudo, bomo izmenično slišali glasne in šibke zvoke. - Zvočni valovi doživljajo širjenje zvoka
Interferenca, ki jo povzročita dva zvočna valova, lahko povzroči dogodke širjenja zvoka, namreč okrepitev in oslabitev zvoka. Do tega pride zaradi superpozicije dveh valov, ki imata nekoliko različni frekvenci in se širita v isto smer. Če se oba zvočna vala širita istočasno, bosta proizvedla najmočnejši zvok, ko sta obe fazi enaki. Če sta obe vibraciji v nasprotni fazi, bo proizveden najšibkejši zvok.
Preberite tudi članke, ki so morda povezani: Opredelitev "intenzivnosti" in (uporaba zvočnih valov)
2. Lastnosti svetlobnih valov
- Svetlobni valovi doživljajo motnje
Svetlobni valovi, tako kot zvočni valovi, lahko motijo. Za pridobitev svetlobne interference je potreben koherenten svetlobni vir, in sicer svetlobni vir z enako frekvenco in fiksno fazno razliko. Koherentne svetlobne vire je mogoče opaziti s poskusi, ki sta jih izvedla Young in Fresnell. Motnje svetlobe lahko povzročijo vzorce temne svetlobe. Temni vzorci so posledica destruktivne interference (medsebojnega slabljenja) zaradi zlitja dveh valov, ki imata nasprotne faze. Svetel vzorec je posledica konstrukcijske interference (medsebojne ojačitve) zaradi kombinacije dveh valov, ki imata isto fazo. - Svetlobni valovi doživijo difrakcijo
Uklon valov je proces upogibanja valov, ki ga povzroči prisotnost pregrade v obliki vrzeli ali kotne pregrade, ki blokira del valovne fronte. Uklon svetlobe se pojavi tudi v ločenih ozkih režah, ki so med seboj vzporedne na enaki razdalji. Čim ožje reže imenujemo uklonska rešetka, tem več vrzeli je v mreži. Bolj oster je uklonski vzorec, ki nastane na zaslonu. Največja difarfrakcija se pojavi, ko se na zaslonu pojavijo svetle črte. Uklonski vzorec, ki ga prav tako tvori okrogla reža, je sestavljen iz osrednje svetle oblike, obdane s svetlimi in temnimi obroči. - Svetlobni valovi doživljajo polarizacijo
Polarizacija je postopek filtriranja smeri nihanja valov. To orodje za filtriranje smeri tresljajev se imenuje Polaroid. En primer so kristali. Polarizacijo najdemo tudi pri odboju in lomu ter pri dvojnem lomu. Absorpcijo in odboj svetlobe v delcih imenujemo sipanje. Če v medij (plin) pride nepolarizirana svetloba, je lahko razpršena svetloba delno ali popolnoma polarizirana. Smer polarizacije je taka, da je pravokotna na ravnino, ki jo tvorita črta vpadne svetlobe in vidna črta.
3. Lastnosti elektromagnetnega valovanja
- Spremembe v električnem in magnetnem polju se zgodijo istočasno.
- Smeri električnega polja in magnetnega polja sta pravokotni druga na drugo.
- Električna in magnetna poljska jakost sta med seboj premo sorazmerni, in sicer po razmerju E = c. B.
- Smer širjenja elektromagnetnega valovanja je vedno pravokotna na smer električnega in magnetnega polja.
- Elektromagnetni valovi se lahko širijo v vakuumu.
- Elektromagnetno valovanje se širi s hitrostjo, ki je odvisna le od električnih in magnetnih lastnosti medija.
- Hitrost širjenja elektromagnetnega valovanja v vakuumu je splošna konstanta in je njena vrednost = 3 x 108 m/s.
- Elektromagnetno valovanje je transverzalno valovanje.
- Elektromagnetno valovanje lahko doživi procese odboja, loma, polarizacije, interference in uklona (upogibanja).
Vrste valov
Sledi več vrst valov, ki jih sestavljajo:
1. Na podlagi medija
- Mehanski valovi, je valovanje, ki pri svojem širjenju potrebuje medij, ki kanalizira energijo za proces širjenja valovanja. Zvok je primer mehanskega valovanja, ki se širi skozi spremembe zračnega tlaka v prostoru (gostote zračnih molekul).
- Elektromagnetno valovanje, namreč valovi, ki se lahko širijo tudi, če medija ni. Elektromagnetna energija se širi v valovih z več značilnostmi, ki jih je mogoče izmeriti, in sicer: valovna dolžina, frekvenca, amplituda in hitrost.
Viri elektromagnetnih valov so naslednji:
- Električna nihanja
- Sončna svetloba proizvaja infrardeče žarke
- Živosrebrne sijalke, ki proizvajajo ultravijolično
- Izstreljevanje elektronov v vakuumski cevi na kovinski čip proizvaja rentgenske žarke (ki se uporabljajo za rentgenske žarke), nestabilna atomska jedra pa proizvajajo žarke gama.
Primeri elektromagnetnih valov v vsakdanjem življenju so naslednji:
- Radijski val
- Mikrovalovi
- Infrardeči žarki
- Ultravijolična svetloba
- Vidna svetloba
- Rentgenske žarke in
- Gama žarki
Preberite tudi članke, ki so morda povezani: »Ultrazvočni zvočni valovi« omejujejo človeški sluh in (prednosti odseva v vsakdanjem življenju)
2. Na podlagi smeri širjenja in vibracij
Sestoji iz:
- Prečni valovi
in sicer valovanja, katerih smer širjenja je pravokotna na smer nihanja. Primer prečnega valovanja je strunasti val. Ko premikamo vrv gor in dol, se zdi, da se vrv premika gor in dol v smeri, ki je pravokotna na smer gibanja valov.
Najvišja točka vala se imenuje vrhunec medtem ko se najnižja točka imenujedolina. Amplituda največja višina vrha ali največja globina doline, merjena od ravnotežnega položaja. Razdalja od dveh enakih in zaporednih točk na valu imenovana valovna dolžina(imenovana lambda – grška črka). Valovno dolžino si lahko predstavljamo tudi kot razdaljo od vrha do vrha ali razdaljo od doline do doline.
- Longitudinalni valovi
in sicer valovi, katerih smer širjenja je vzporedna s smerjo tresljajev (na primer slinky valovi). Valovi, ki se pojavljajo v vibrirajočem slinkiju, so v obliki gostote in napetosti v isti smeri kot je dolžina slinkija. Razdalja med dvema sosednjima gostotama ali dvema sosednjima deformacijama se imenuje en val.
Serija srečanje in obremenitev razmnožuje vzdolž pomladi. Srečanje je območje, kjer se tuljavi vzmeti približujejo druga drugi, medtem ko obremenitev je območje, kjer so tuljave vzmeti obrnjene druga proti drugi. Če imajo prečni valovi vzorec vrhov in dolin, potem so vzdolžni valovi sestavljeni iz vzorca gostote in napetosti. Valovna dolžina je razdalja med zaporednimi gostotami ali zaporednimi napetostmi. Tukaj je mišljena razdalja od dveh enakih in zaporednih točk gostote ali napetosti.
Valoviti simptomi
Sledi več valovnih simptomov, ki jih sestavljajo:
- Odsev
Na dogodkih odboj valov Veljal bo zakon odboja valov, namreč odbojni kot je enak vpadnemu kotu. To pomeni, da ko vpadni valovni žarek tvori kot θ z normalko (črta, pravokotna na odbojno površino), bo odbiti žarek tvoril kot θ z normalko.
- Lom valov
Lom valov (lom) je odklon smeri valovne fronte, ko ta prehaja iz enega medija v drugega. Včasih pride do loma in odboja hkrati. Ko prihajajoči valovi zadenejo drug medij, se bodo nekateri valovi odbili, drugi pa prenesli ali lomili. Do loma pride, ker imajo valovi v različnih medijih različne hitrosti.
- motnje
Motnje valov je zlitje ali superpozicija valov, ko dva ali več valov prispeta na isto mesto ob istem času. Interferenca dveh valov lahko povzroči valove, katerih amplitude se med seboj krepijo (interferenca maksimum) in lahko proizvaja tudi valove, katerih amplitude se medsebojno slabijo (interferenca najmanj).
- Uklon valov
Uklon valov je dogodek upogibanja vala, ko gre skozi ozko režo ali pregrado.
V istem mediju se valovi širijo premočrtno. Zato se bodo ravni valovi širili po mediju tudi v obliki ravnih valov. To ne velja, če ima medij pregrado ali oviro v obliki vrzeli. Za pravo velikost vrzeli se lahko vhodni val po prehodu skozi vrzel upogne. Upogibanje valov, ki ga povzroča prisotnost pregrade v obliki vrzeli, se imenuje valovna difrakcija.
Preberite tudi članke, ki so morda povezani: Definicija "steganografije" & (načela - merila - vidiki - vrste)
Če je pregrada reže podana s širino, potem uklon ni tako jasno viden. Sprednji val, ki gre skozi režo, se upogne samo na robu reže, kot je prikazano na sliki 9 spodaj. Če je pregrada vrzeli ozka, to je, če je velikost blizu reda valovne dolžine, potem je uklon valov zelo očiten.
Primeri uporabe valov in zvočnih valov v vsakdanjem življenju
Sledi nekaj primerov uporabe valov in zvočnih valov v vsakdanjem življenju, ki jih sestavljajo:
- Radio
Radijska energija je najnižja oblika elektromagnetne energije z valovnimi dolžinami od tisoč kilometrov do manj kot enega metra. Najpogostejše uporabe so komunikacije, za vesoljske raziskave in radarski sistemi. Radar je uporaben za preučevanje vremenskih vzorcev, neviht, ustvarjanje 3D zemljevidov zemeljskega površja, merjenje padavin, gibanja ledu v polarnih regijah in spremljanje okolja. Radarska valovna dolžina je od 0,8 do 100 cm.
- Mikrovalovna pečica
Valovna dolžina mikrovalovnega sevanja je od 0,3 do 300 cm. Uporablja se predvsem na področjih komunikacije in pošiljanja informacij prek odprtih prostorov, kuhanja in aktivnih PJ sistemov. V aktivnem sistemu PJ se mikrovalovni impulzi izstrelijo na tarčo, odboji pa se izmerijo, da se preučijo značilnosti tarče. Primer aplikacije je Microwave Imager (TMI) Tropical Rainfall Measuring Mission (TRMM), ki meri mikrovalovno sevanje. oddano iz elektromagnetnega spektra Elektromagnetna energija zemeljske atmosfere za merjenje izhlapevanja, vsebnosti vode v oblakih in intenzivnosti dež
- Infrardeči
Zdravstvena stanja je mogoče diagnosticirati z raziskovanjem infrardečih emisij iz telesa. Posebne infrardeče fotografije, imenovane termogrami, se uporabljajo za odkrivanje težav s krvnim obtokom, artritisa in raka. Infrardeče sevanje se lahko uporablja tudi v protivlomnih alarmih. Tat bo brez njegove vednosti blokiral luč in skril alarm. Daljinski upravljalnik komunicira s televizorjem prek infrardečega sevanja, ki ga proizvaja LED (Light Emitting). Diode ), ki je v enoti, tako da lahko televizor vklopimo na daljavo z daljinskim upravljalnikom kontrole.
- Ultravijolično
UV svetloba je potrebna za asimilacijo rastlin in lahko uniči mikrobe kožnih bolezni.
- Rentgensko slikanje
Rentgenski žarki se v medicini pogosto uporabljajo za fotografiranje položaja kosti v telesu, zlasti za določanje zlomljenih kosti. Pri uporabi rentgenskih žarkov pa morate biti previdni, saj se lahko zaradi dolgotrajne uporabe rentgenskih žarkov poškodujejo celice človeškega tkiva.
- Glasbeni inštrument
Pri glasbilih, kot so kitare, vir zvoka proizvajajo vibrirajoči predmeti, in sicer strune. Če struno ubirate z veliko amplitudo (deviacijo), bo proizvedeni zvok glasnejši. In če se napetost strune raztegne, bo zvok višji. Enako z bobni in drugimi glasbili. Zvok nastane, ker vir zvoka vibrira.
- Slepa očala
Opremljen z ultrazvočno napravo za pošiljanje in sprejemanje, ki uporablja ultrazvočno pošiljanje in sprejemanje.
- Merjenje globine oceana
- Medicinska oprema
na ultrazvočnem pregledu (ultrazvok). Kot primer, ultrazvočno skeniranje narejeno s premikanjem sonde okoli kože trebuha noseče matere se bo na zaslonu monitorja prikazala slika ploda. Z opazovanjem slik ploda lahko zdravniki spremljajo rast, razvoj in zdravje ploda. Za razliko od rentgenskih preiskav so ultrazvočne preiskave varne (brez tveganja), tako za mater kot za plod, ker Ultrazvočni pregled ali testiranje ne poškoduje materiala, skozi katerega prehaja, zato se imenuje ultrazvočno testiranje neškodljivo (nedestruktivno testiranje, skrajšano NDT).
Tehnike ultrazvočnega skeniranja se uporabljajo tudi za pregledovanje jeter (ne glede na to, ali obstajajo znaki raka jeter ali ne) in možganov. Izdelava napravultrazvok za odstranitev poškodovanega možganskega tkiva brez operacije možganov. »Tako bolnikom ni treba opraviti visoko tvegane možganske operacije. Odstranitev poškodovanega možganskega tkiva je možna brez rezanja in šivanja lasišča ali luknjanja lobanje.
Primer Wave vprašanja
Potujoči val, ki se širi po žici, lahko izrazimo kot: y = 2 sin π (100t-4x) z y v cm, x v m in t v sekundah. Če je žica izdelana iz materiala z masno gostoto na dolžinsko enoto 20 g/cm, potem je napetost v žici...
Diskusija:
100π = ω
100π = 2πf
50 Hz = f
4π = k
4π = 2π/λ
2 = λ
V niz = λ * f
v = 2*50
v = 100
v = √(μ/f)
100 = √(20/f)
10000 = 20 / f
F = 0,002 N
Bibliografija:
- Beiser, Arthur. 1999. Koncepti sodobne fizike (prevod). Džakarta: Erlangga.
- Budikase, E, et al, 1987. Fizika za SMU. Džakarta: Ministrstvo za izobraževanje in kulturo.
To je razprava o Valovna formula – definicija, enačbe, značilnosti, lastnosti, vrste, simptomi in primeri vprašanj Upajmo, da bo ta pregled povečal vaš vpogled in znanje. Najlepša hvala za obisk. 🙂 🙂 🙂