5. Энергия волны:

Основная особенность волнового процесса: переноса вещества в волновом

процессе нет, идет передача движения от частицы к частице за счет взаимодействия, т.е. передача энергии => волна несет энергию.

Частицы совершают только колебательное движение, но не движутся вместе с волной:

Е = Е_к+Е_п , где Е_к – кинетическая энергия

колеблющейся частицы;

Е_п – потенциальная энергия упругой деформации среды.

В некотором объеме V упругой среды, в которой распространяется волна с амплитудой x₀ и циклической частотой ω, имеется средняя энергия:

– энергия волны,

где m – масса выделенного объема.

6. Интенсивность волны – физическая величина, равная энергии переносимой за

единицу времени через единицу площади поверхности перпендикулярно направлению распространения волны.

7. Мощность волны: ,

где j – интенсивность волны;

S – поперечная площадь поверхности,

через которую волной

переносится энергия.

8. Интерференция волн – наложение когерентных волн, приводящее к

постоянному во времени явлению взаимного усиления и ослабления колебаний в разных точках среды.

Когерентные волны – волны, одинаковой частоты, постоянной разностью фаз и

происходящие в одной плоскости.

Результат суперпозиции волн зависит от того, в каких фазах накладываются друг на друга колебания:

1) если волны от источников А и В придут в одинаковых фазах, то произойдет усиление колебаний;

2) если волны от источников А и В придут в противофазах, то колебания гаснут.

В результате в пространстве устанавливается устойчивая картина чередования областей усиленных и ослабленных колебаний.

Условия интерференции:

1) Условие максимума:

(к = 0,1,2,…n – число волн ), то x₀ = 2x_max.

2) Условие минимума:

(к = 0,1,2,…n – число волн ), то x₀ =0.

3) если , то 0 > x₀ > 2x_max.

Распределение энергии при интерференции:

1) при выполнении условия max в точке С энергия максимальна за счет перераспределения в пространстве: т.к. энергия звуковой волны при увеличении x₀ в 2 раза, W увеличивается в 4 раза => в точку С поступает энергия в 4 раза больше энергии одного вибратора, если энергии вибраторов равны.

9. Поляризация – упорядоченность направления колебаний частиц среды в волне.

10. Дифракция – явление огибания волнами препятствий, соизмеримых с длиной волны (L ≤ λ).

П ринцип Гюйгенса: каждая точка среды, до которой дошло возмущение сама становится источником вторичных волн.

Сферическая волна распространяется в изотропной среде (v=const по всем направлениям):

Пусть в момент времени t фронт волны находится в положении 1;

За время ∆t каждая вторичная волна распространится на расстояние R=v∆t .

2 – огибающая вторичных волн (новый фронт волны).

Z.B. волны на поверхности воды имеют форму окружностей.

Принцип Гюйгенса лежит в основе объяснения отражения, преломления, дифракции и т.д.

Поведение волн определяется соотношением между длиной волны (λ) и размерами препятствий (L):

1) если L > λ, то за препятствием образуется тень, т.е. волны гаснут;

(используется при устройстве волноломов в портах)

2) если L ≤ λ, то за препятствием образуется волны, т.е. происходит дифракция (слышимость сигнала машины за углом дома, звуков в лесу, волны на поверхности воды).

П ричина возникновения дифракции: Вторичные волны, создаваемые точками среды, находящимися на краях отверстий или препятствий, согласно принципу Гюйгенса, проникают за препятствие, вследствие чего фронт волны искривляется и волна огибает препятствие.