16.Волны. Уравнения волны.

Волна — изменение состояния среды (возмущение), распространяющееся в этой среде и переносящее с собой энергию. Другими словами: «…волнами или волной называют изменяющееся со временем пространственное чередование максимумов и минимумов любой физической величины, например, плотности вещества, напряжённости электрического поля, температуры".Перенос энергии — принципиальное отличие волн от колебаний.

В зависимости от физической среды, в которой распространяются волны, их свойства различны и поэтому различают:

-волны на поверхности жидкости;

-упругие волны (звук, сейсмические волны);

-объёмные волны (распространяющиеся в толще среды);

-электромагнитные волны (радиоволны, свет, рентгеновские лучи);

-гравитационные волны;

-волны в плазме.

По отношению к направлению колебаний частиц среды

-продольные волны (волны сжатия, P-волны) — частицы среды колеблются параллельно (по) направлению распространения волны (как, например, в случае распространения звука);

-поперечные волны (волны сдвига, S-волны) — частицы среды колеблются перпендикулярно направлению распространения волны (электромагнитные волны, волны на поверхностях разделения сред);

-волны смешанного типа.

По виду фронта волны(поверхности равных фаз)

-плоская волна — плоскости фаз перпендикулярны направлению распространения волны и параллельны друг другу;

-сферическая волна — поверхностью фаз является сфера;

-цилиндрическая волна — поверхность фаз напоминает цилиндр.

Изменение колеблющейся величины u для гармонически распространяющейся волны в начале координат описывается формулой:

или

где A — амплитуда, t — время, а T — период волны.

В любой другой точке, расположенной на расстоянии r от начала координат в направлении распространения волны, изменение u происходит с опозданием на время t1:

где c — скорость распространения волны в данной среде.

17. Интерференция. Стоячие волны.

Интерференция волн — взаимное усиление или ослабление амплитуды двух или нескольких когерентных волн, одновременно распространяющихся в пространстве. Сопровождается чередованием максимумов и минимумов(пучностей) интенсивности в пространстве. Результат интерференции (интерференционная картина) зависит от разности фаз накладывающихся волн.

Интерферировать могут все волны, однако устойчивая интерференционная картина будет наблюдаться только в том случае, если волны имеют одинаковую частоту и колебания в них не перпендикулярны. Интерференция может быть стационарной и нестационарной. Стационарную интерференционную картину могут давать только полностью когерентные волны. Например, две сферические волны на поверхности воды, распространяющиеся от двух когерентных точечных источников, при интерференции дадут результирующую волну, фронтом которой будет сфера.

-Когерентные волны - волны когерентных источников.

Источники, у которых разность фаз остается постоянной, называются когерентными источниками.

Стоячая волна — колебания в распределённых колебательных системах с характерным расположением чередующихся максимумов (пучностей) и минимумов (узлов) амплитуды.

Примерами стоячей волны могут служить колебания струны, колебания воздуха в органной трубе.