Элементы акустики. Механические волны. Характеристики звука. Упругая сплошная среда. Механизм распространения поперечных и продольных волн.
Физика изучающая распространение механических волн называется акустикой.
Механические волны (звук) – процесс распространения механических колебаний в среде. Они переносят энергию, форму, но не переносят массу. Различают два вида механических волн: поперечные и продольные.
Характеристики звука. Высота звука измеряется в герцах или килогерцах. 1 Гц = 1/С. То есть колебание в 1 Гц соответствует волне с периодом в 1 секунду. Громкость звука - определяется амплитудой сигнала. Чем выше амплитуда звуковой волны, тем громче сигнал. По частоте колебаний различают на: инфразвук (до 16 Гц), собственный звук (от 16-20000 Гц), ультразвук (от 20000 Гц).
Упругая сплошная среда – среда, между частицами которой существуют силы взаимодействия, препятствующие деформации этой среды. Волна в упругой среде распространяется с конечной скоростью 
, определяемой свойствами упругой среды. При прохождении волны в среде частицы колеблются около положений равновесия, а не перемещаются вслед за волной.
Механизм распространения поперечных и продольных волн.Если в каком-либо месте упругой среды возбудить колебания ее частиц, то вследствие взаимодействия между частицами это колебание начнет распространяться в среде с некоторой скоростью 
. Процесс распространения колебаний называется волной. В продольных волнах (в средах, где тангенциальные действия равны 0, т.е. в жидких и газообразных телах) частицы среды колеблются в направлении распространения волны, в поперечных (на твёрдых телах или на границе) — в плоскостях, перпендикулярных направлению распространения волны.
|
|
|
Электромагнитные волны. Взаимосвязь между характеристиками плоской электромагнитной волны. Энергия и импульс электромагнитных волн. Вектор Пойтинга. Стоячая волна. Поляризация волн. Эффект Доплера.
Электромагнитные волны — электромагнитные колебания, распространяющиеся в пространстве с конечной скоростью, зависящей от свойств среды. Электромагнитной волной называют распространяющееся электромагнитное поле. Существование электромагнитных волн было предсказано М. Фарадеем еще в 1832 году. Все электромагнитные волны – поперечные.
Взаимосвязь между характеристиками плоской электромагнитной волны.
Электромагнитную волну называют плоской, если векторы 
и 
зависят только от времени и одной декартовой координаты.
Частным, но наиболее важным случаем плоской волны является плоская гармоническая волна с круговой частотой 
: 
; 
; где 
Энергия и импульс электромагнитных волн.
Электрическое и магнитное поля связаны непрерывными взаимным превращением и представляют собой различные проявления единого электромагнитного поля, которое находится в движении и несет с собой запас энергии: 
|
|
|
Вектор Пойтинга –вектор плотности потока энергии электромагнитного поля. Его можно определить как: 
, где и – вектора напряжённости электрического и магнитного полей. Своим направлением вектор определяет направление переноса энергии волны.
Стоячая волна –явление интерференции волн, распространяющихся в противоположных направлениях, при котором перенос энергии ослаблен или отсутствует. Стоячая волна - периодическое изменениеамплитуды напряженности электрического и магнитного полей вдоль направления распространения, вызванное интерференцией падающей и отраженной волн. В случае гармонических колебаний в одномерной среде стоячая волна описывается: 
, где 
– возмущения в точке х в момент времени 
, 
Если при наблюдении поперечных волн ориентация колебаний упорядочена каким-либо образом, то такую волну называют поляризованной. В продольной волне поляризация возникнуть не может, так как направление колебаний в волнах этого типа всегда совпадает с направлением распространения.
, 
, 
В случае 
и 
, то плоскость колебаний с течением времени будет повторятся. Такую волну называют поляризованной в кругу. В остальных случаях поляризация по эллипсу. Электромагнитная волна, испускаемая отдельным атомом, является плоско-поляризованной. Поляризованный свет можно получить при преломлении и отражении естественного света на границе раздела двух диэлектриков, также при прохождении света через анизотропную среду. Такой анизотропией от природы имеют кристаллы. Показатель преломления: 
.
|
|
|
Эффект Доплера — изменение частоты и длины волны излучения, воспринимаемое приёмником, вследствие движения источника излучения и/или движения приёмника. Эффект назван в честь австрийского физика Кристиана Доплера. Определяется: 
Дата добавления: 2018-06-27; просмотров: 598; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!