Поширення механічних коливань у пружному середовищі. Плоскі та сферичні, поперечні та поздовжні хвилі. Інтерференція та дифракція хвиль.
Опрацювати §22, виконати завдання №2-4 /усно/ та №5 /письмово/
1. Поширення коливань у середовищі.
Поширення коливань у пружному середовищі називають хвильовим процесом, або хвилею.
Поширення хвиль не супроводжується перенесенням частинок середовища, - вони лише коливаються навколо положення рівноваги. З хвилею переноситься енергія, яка поширюється у просторі від джерела коливань.
2. Фронт хвилі. Плоскі та сферичні хвилі.
Фронт хвилі – поверхня, на якій всі точки середовища коливаються в одній фазі.
Пригадаємо, що фаза визначає стан коливальної системи у будь-який момент часу. За формою хвильового фронту розрізняють плоскі та сферичні хвилі.
Плоска хвиля – це хвиля, в якої хвильовий фронт являє собою площину.
Сферична хвиля – хвиля, фронт якої є сферою чи її частиною.
Напрям поширення хвилі називають променем. І він – перпендикулярний до фронту хвилі. Залежно від напряму коливань частинок щодо напряму поширення хвилі розрізняють поперечні та поздовжніхвилі.
Поперечними хвилями називаються хвилі, в яких коливання частинок середовища відбуваються перпендикулярно до напрямку поширення хвилі.
Поздовжніми називаються хвилі, в яких коливання частинок середовища відбуваються вздовж напрямку поширення хвилі.
3. Параметри хвиль.
Хвилі подібно до коливань характеризуються параметрами.
Вищі точки хвильового руху називають гребенями, а нижні – западинами.
Амплітуда А – максимальна висота гребеня чи глибина западини, виміряна відносно нульового рівня (або положення рівноваги). Повний розмах коливань від гребеня до западини дорівнює подвійній амплітуді.
Відстань між двома сусідніми гребенями –довжина хвилі λ. Довжина хвилі дорівнює відстані між будь-якими двома послідовними однаковими за висотою точками хвилі (або відстані між найближчими точками, які коливаються в однокових фазах).
Хвилі характеризуються частотою хвилі ν, під якою розуміють частоту коливань частинок середовища (частота коливань поплавця на поверхні хвилі). Частота хвилі ν – це кількість гребенів хвилі, які проходять через дану точку за одиницю часу (або кількість повних коливань).
Швидкість хвилі υ – це швидкість, з якою переміщається гребінь хвилі.
Швидкість хвилі слід відрізняти від швидкості частинок самого середовища. За період, протягом якого хвиля здійснює одне коливання, тобто опускається з гребеня в западину і знову піднімається на гребінь, хвиля просунеться на відстань λ, і її швидкість дорівнює:
