De vågfenomen de äger rum när vågor förökas i ett medium och möter andra vågor, med förändringar i mediet, gränser, luckor och hinder i allmänhet. Detta orsakar förändringar i formen på vågorna och deras rörelse..
Vågor bär energi, inte materia. Om vi tittar noga, när en sten kastas i en damm, är det som sprids i vattnet störningen, eftersom de flytande molekylerna rör sig kort från sin jämviktsposition och återgår till den så snart störningen avtar..
Eftersom det inte finns någon materietransport kan vi förvänta oss att vågor beter sig annorlunda än föremål när de interagerar..
Vågor lyckas passera genom olika medier och till och med uppta samma utrymme samtidigt, något som partiklar med massa inte kan göra, åtminstone på makroskopisk nivå (elektroner har massa och kan uppleva vågfenomen).
Bland de viktigaste vågfenomenen som vi kan observera i naturen är reflektion, brytning, interferens och diffraktion..
Både ljus och ljud, så värdefulla för sinnena, beter sig som vågor och upplever alla dessa fenomen, inom de skillnader som finns i deras respektive natur..
Till exempel behöver ljus inte ett materialmedium för att sprida sig, medan ljud gör det. Dessutom är ljus en tvärgående våg (störningen är vinkelrät mot vågens riktning), medan ljudet är en längsgående våg (störningen och förskjutningen är parallella)..
Artikelindex
Trots sin olika natur har alla vågor följande vågfenomen gemensamt:
När vågor färdas möter de ibland gränser som skiljer ett medium från ett annat, till exempel en puls som går genom en sträng som är fast fäst i ena änden..
När pulsen når slutet av strängen återvänder den till stor del, men den gör det omvänd. Pulsen sägs sedan genomgå reflektion, det vill säga den reflekteras vid gränsen mellan strängen och stödet..
Omvandlingen av pulsen beror på reaktionen som utövas av stödet på strängen, som enligt handlings- och reaktionslagen har samma riktning och storlek, men motsatt riktning. Av denna anledning är pulsen omvänd när du reser tillbaka.
En annan möjlighet är att repet har viss frihet vid den fastsatta änden, till exempel är det knutet till en ring som kan glida över en stång. Så pulsen som skickas genom strängen återgår inte inverterad.
Generellt sett genomgår en riktningsförändring när en våg sprider sig och når gränsen som skiljer två olika medier. Den våg som anländer är känd som den infallande vågen, den som returneras är den reflekterade vågen och om en del sänds till det andra mediet är den känd som en brytad våg..
Ljud är en våg, så du upplever reflektion när du pratar i ett tomt rum. Ljus är också en våg och vi kan se det reflektera i spegeln, på den lugna ytan av en damm eller i skyskrapans fönster i figur 1.
Brytningsfenomenet inträffar när en våg passerar från ett medium till ett annat, till exempel från luft till vatten. En del av vågen överförs till det andra mediet: den bryta vågen (se figur 2).
När du försöker ta tag i ett nedsänkt föremål längst ner i en fontän eller en hink är det mycket troligt att du inte når det, även om handen riktas mot var objektet är. Och det beror på att ljusstrålarna har förändrat sin riktning när de gick från luft till vatten, det vill säga de genomgick brytning..
Dessutom varierar hastigheten med vilken vågorna rör sig beroende på mediet. I vakuum rör sig ljusvågorna med konstant hastighet c = 300 000 km / s, men i vatten minskar hastigheten till (3/4) c och i glas ännu mer: a (2/3) c.
Ljusets hastighet i ett medium beror på dess brytningsindex, definierat som förhållandet mellan c och hastigheten v som ljuset har i mediet:
n = c / v
Fenomenet är analogt med en leksaksbil som rullar på ett hårt, mycket polerat keramik- eller trägolv och sedan plötsligt rullar på en matta. Det ändrar inte bara sin riktning, det saktar också ner.
Om vågen möter ett annat medium kan det hända att all energi den bär ger upp och dess amplitud blir noll. Det sägs då att vågen absorberades.
Två objekt delar inte sitt utrymme, men två eller flera vågor har inga problem att vara på samma plats i rymden samtidigt. Detta beteende är exklusivt för dem.
Det händer varje gång två stenar kastas samtidigt i vattnet, oberoende vågmönster produceras som kan överlappa varandra och ge en resulterande våg.
Amplituden för den resulterande vågen kan vara större eller mindre än för störande vågor, eller så kan de helt enkelt avbryta varandra. I dem princip för superposition.
För vågor anger superpositionen att den resulterande vågen är lika med den algebraiska summan av de störande vågornas förskjutningar (de kan vara mer än två).
Om vågorna är i fas, vilket innebär att deras dalar och toppar är inriktade, resulterar en våg med dubbelt så stor amplitud. Detta kallas konstruktiv störning.
Däremot, när toppen av en våg överlappar en annans dal, motverkar de varandra och amplituden för den resulterande vågen minskar eller blir noll. Denna effekt kallas destruktiv störning.
Efter interaktion fortsätter vågorna på väg som om ingenting hade hänt.
Detta fenomen är typiskt för vågor; i den avböjs och förvrängs vågen när den stöter på ett hinder i vågens väg eller ett gap i mitten. Effekten är signifikant när hindrets storlek är jämförbar med våglängden.
Vågorna deltar i Huygens-principen, som säger att varje punkt i mitten beter sig i sin tur som ett fokus som avger vågor. Eftersom ett medium har ett oändligt antal punkter, ger vinkelfronten överlagring av dem alla.
När den når en öppning som är lika stor som våglängden, lyckas fokuserna på vågfronten störa varandra och vågförvrängningen..
Ljuddiffraktionen är lätt att uppskatta, eftersom dess våglängd är jämförbar med föremålen som omger oss, å andra sidan är ljusets våglängd mycket lägre och följaktligen kräver diffraktionen mycket små hinder..
I följande bild har vi en platt vågfront som rör sig vertikalt ner för att möta en öppning i en vägg.
Till vänster är längden på den infallande vågen mycket mindre än öppningens storlek och vågen deformeras knappast. Å andra sidan, i figuren till höger, är våglängden av jämförbar storlek med öppningens och när den kommer ut ur den, kurvan vågar märkbart.
-Att lyssna på musik och konversationer i ett annat rum beror på ljuddiffraktion när det stöter på öppningar som dörrar och fönster. Låga frekvenser är bättre vid detta än höga frekvenser, varför fjärran åska brusar mycket högre än närliggande åska, vilket uppfattas mer som korta bommar.
-Mirages beror på att delar av luften har olika brytningsindex på grund av ojämn densitet.
Detta gör att himlen och avlägsna föremål verkar reflektera från en obefintlig flytande yta i öknen eller en het motorväg. De successiva brytningarna av ljus i de ojämna skikten i atmosfären är det som skapar denna effekt.
-Det är inte möjligt att se objekt som är mindre än våglängden för det ljus som de är upplysta med. Till exempel är virus mindre än synliga våglängder, så de kan inte ses med ett vanligt mikroskop..
-Brytning låter oss se solen strax innan den stiger (eller går ned). Vid dessa tillfällen påverkar solens strålar atmosfären snett och förändringen i miljön är ansvarig för att böja och avböja dem..
Det är därför vi kan se kungstjärnan innan den verkligen ligger ovanför horisonten eller fortsätta se den precis ovanför horisonten när den i verkligheten redan har passerat nedanför.
Ingen har kommenterat den här artikeln än.