Урок № 110

Урок № 110 Повторення розділу 4 «Коливання та хвилі »

 § 18 - 34

1. Фізика і астрономія (рівень стандарту, за навчальною програмою авторського колективу під керівництвом Ляшенка О. І.): підруч. для 11 кл. закладів загальної середньої освіти / Т. М. Засєкіна, Д. О. Засєкін. — К. : УОВЦ «Оріон», 2019. — 272 с. : іл.

 Математичний маятник — це модель ідеальної коливальної системи. Реальний нитяний маятник , що складається з невеликого тіла й довгої тонкої нерозтяжної нитки (наприклад, сталевого дроту), можна вважати математичним маятником. 

Коливання, які здійснюються під дією як внутрішніх, так і зовнішніх періодичних сил, називають вимушеними. 

Резонанс — явище різкого зростання амплітуди вимушених коливань, коли частота зовнішньої періодичної сили збігається із частотою власних коливань. 

Автоколивання — незагасаючі коливання, спричинені сталим зовнішнім впливом на систему, яка сама регулює їх частоту. 

Механічна хвиля — процес поширення коливань у пружному середовищі з плином часу. 

Фронт хвилі — геометричне місце точок, до яких на певний момент часу дійшли коливання.

 Швидкістю поширення хвилі v називають швидкість поширення її фронту .

Довжина хвилі λ — це відстань, на яку поширюється хвиля протягом одного періоду коливань), λ = vT, де v — швидкість поширення хвилі, T — період коливань джерела хвилі. 

Стояча хвиля — це хвиля, що утворюється як результат накладання основної та відбитої хвиль, які поширюються назустріч одна Хвилям притаманне також явище огинання перешкод (мал. 104), яке називають дифракцією. , мають однакові періоди й амплітуди 

Інтерференція — явище взаємного підсилення й послаблення коливань у різних точках середовища внаслідок накладання когерентних хвиль. 

Хвилям притаманне також явище огинання перешкод , яке називають дифракцією. 

У результаті проходження хвилі через отвір його краї стануть джерелами вторинних когерентних хвиль, які, поширюючись, утворюють інтерференційну картину.  Дифракція — явище відхилення хвилі від прямолінійного поширення в разі проходження повз край перешкоди. 

Найпростішою установкою, в якій можна спостерігати електромагнітні коливання, є електричне коло  — коливальний контур, до складу якого входить котушка індуктивністю L та конденсатор ємністю С.

Вимушені електромагнітні коливання — незатухаючі коливання заряду, напруги, сили струму й інших фізичних величин, спричинені електрорушійною силою, що періодично змінюється. 

Змінними вважають струми, які змінюються як за значенням, так і за напрямком. 

Ефективним (або діючим) значенням сили змінного струму називають силу такого постійного струму, який за один період змінного струму виділяє стільки ж тепла, скільки останній виділяє за той самий час. 

Вплив ємності кола на величину діючого значення змінного струму враховується його ємнісним опором ХС. 

Отже, конденсатор чинить змінному струму опір, який називають ємнісним опором, позначають його ХС. 

Пристрої, які дають змогу підвищувати напругу (в разі подачі енергії від генераторів до лінії електропередачі)і знижувати її(в разі подачі від лінії електропередачі до споживачів), називають трансформаторами. 

Електромагнітні хвилі — це явище поширення в просторі електромагнітних коливань, тобто взаємопов’язаних коливань електричного й магнітного полів, які являють собою єдине електромагнітне поле. У довільній точці вектори  E і B  взаємно перпендикулярні та перпендикулярні до напрямку поширення .

Електромагнітні хвилі є поперечними хвилями, але на відміну від механічних хвиль у них відбуваються коливання полів, а не речовини. 

Щоб інтерференційна картина була стійкою, потрібні узгоджені хвилі, тобто такі, що мають однакові довжини й сталу різницю фаз у будьякій точці простору. Хвилі, які відповідають цим умовам, називають когерентними, відповідно когерентними називають і джерела, які їх випромінюють. 

Дифракція — явище огинання хвилями перешкод. Спостерігати дифракцію світла не так легко. Річ у тім, що хвилі відхиляються від прямолінійного поширення на помітні кути лише на перешкодах, розміри яких порівняні з довжиною світлової хвилі. Тому для перешкод великих, порівняно з довжиною хвилі, дифракцію можна спостерігати на значній відстані від перешкоди. 

Щоб дифракційна картина була більш вираженою, світло пропускають не крізь одну чи дві щілини, а крізь кілька паралельних щілин. У  цьому разі, крім явища дифракції, відбувається ще й явище інтерференції, оскільки промені, які йдуть від усіх щілин, будуть когерентними. Відповідний пристрій називають дифракційною ґраткою 

Якщо в темній кімнаті скляну призму освітити пучком світла від лампи розжарювання, то, придивившись, можна побачити, що у склі на межі з повітрям пучок білого світла розщепився на декілька кольорових пучків . Це явище вперше досліджував Ісаак  Ньютон у 1666  р. й назвав його дисперсією (від лат. dispergo  — розкидаю), а кольорову гаму  — дисперсійним спектром (від лат. spectrum —марево). 

Світло Сонця, лампи розжарювання, свічки розкладається призмою в суцільний (неперервний) спектр. Це свідчить про те, що ці тіла випромінюють хвилі всіх можливих частот (довжин) хвиль 

Знаючи, що біле світло має складну структуру, можна пояснити велику різноманітність кольорів у природі. Якщо предмет, наприклад, аркуш паперу, відбиває всі промені різних кольорів, то він здаватиметься білим. Трава й листя дерев здаються нам зеленими тому, що з усіх падаючих на них сонячних променів вони відбивають лише зелені, поглинаючи решту. Якщо подивитись на траву крізь червоне скло, яке «пропускає» тільки червоні промені, то трава здаватиметься майже чорною. 

Поляризація світла — стан світлової хвилі, за якого певні напрямки коливань електричного вектора E  переважають над іншими. 

Світловий промінь є головним поняттям геометричної оптики, яка ґрунтується на низці простих законів, установлених експериментально:  закон прямолінійного поширення світла — в однорідному середовищі світло поширюється прямолінійно;  закон незалежного поширення світла — окремі пучки світла не впливають один на одного й поширюються незалежно;  закони відбиття і заломлення світла. 

Закон відбиття світла. Закон відбиття справджується для хвиль будьякої природи. Нагадаємо його: падаючий промінь, відбитий промінь та перпендикуляр до межі поділу середовищ, проведений у точці падіння, лежать в одній площині; кут відбиття дорівнює куту падіння. 

Явище, за якого світло, поширюючись у більш густому середовищі, відбивається від межі поділу з менш густим середовищем, не заломлюючись, називається явищем повного відбиття. 

Лінзою називають прозоре тіло, обмежене з обох боків сферичними поверхнями (одна з поверхонь може бути плоскою). Унаслідок кривизни поверхонь промені, які проходять крізь лінзу, два рази заломлюються (як і в призмі), змінюючи свій напрямок поширення. Якщо товщина лінзи значно менша від радіуса її кривизни, то таку лінзу називають тонкою. Якщо паралельний пучок променів, пройшовши крізь лінзу, сходиться в одній точці (фокусі), то таку лінзу називають збиральною, якщо ж паралельний пучок променів після проходження крізь лінзу стає розхідним, то таку лінзу називають розсіювальною.