Valuri: tipuri de valuri și definiția valului. Tipuri de unde electromagnetice și sonore

Valurile nu sunt numai în apă. Acestea constau în sunet, lumină etc. Cum pot fi acestea și care sunt valurile în general?

esență

Acest termen este folosit în diverse domenii științifice, dar în primul rând în fizică. Conform terminologiei acestei discipline, procesul de propagare a oscilațiilor este un val. Definiția nu este dificilă, dar în realitate totul nu este atât de simplu. În acest caz, particulele individuale nu se mișcă, ci doar se apropie de pozițiile lor de echilibru. Din ceea ce urmează această proprietate a valurilor: acestea reprezintă un mijloc de transfer de energie fără modificări în materie. Uneori se întâmplă acest lucru, dar numai ca un efect secundar. Cei care au fost vreodată la mare, imaginați-vă perfect ce val.

Definiția, totuși, nu este singurul lucru pe care trebuie să îl cunoașteți atunci când vă confruntați cu acest fenomen. Ceea ce este important este că este extrem de strâns legat de fluctuații, astfel încât studiul lor are loc atât în ​​teorie, cât și în practică.

origine

Valurile pot fi generate în diferite moduri. Cauza apariției lor este întotdeauna excitarea particulelor și îndepărtarea lor din echilibru. Acest lucru se poate realiza cu ajutorul unor dispozitive speciale, cum ar fi antene sau emițătoare. În plus, cauza poate fi apariția unor instabilități, ca în cazul unui vânt puternic, din cauza căruia valurile se deplasează de-a lungul apei.

Istoria fenomenului

Studiul mecanismului apariției și propagării valurilor în diferite discipline științifice, cum ar fi oceanologia, seismologia, mecanica, acustica, medicina și bineînțeles fizica în general și multe altele, au fost studiate de mulți oameni de știință celebri. Se crede că cea mai semnificativă contribuție a fost făcută de cercetătorul german Heinrich Hertz. El a stabilit unele regularități și a descoperit fenomene necunoscute anterior asociate cu interacțiunea undelor electromagnetice, de exemplu, interferențe, difracție și polarizare. Cercetarea sa a fost ulterior utilizată pentru a crea comunicații radio. Desigur, au existat alți oameni de știință care au studiat acest fenomen și au contribuit semnificativ la dezvoltarea științei, de exemplu, Maxwell, dar a fost numele lui Hertz care a fost imortalizat în unitatea de măsură a frecvenței undelor.

Tipuri de valuri

Există un număr foarte mare de clasificări pe diverse motive. Mai întâi de toate, aceasta este direcția oscilațiilor valurilor. Tipuri de valuri prin acest criteriu: longitudinal, transversal, mixt. Există și modalități complet diferite de a le grupa: descrierea ecuațiilor, geometria, mediul fizic și așa mai departe.

Este important ca atunci când apare acest fenomen, nu apare nimic fundamental nou în substanță, ci doar organizarea de particule se schimbă, ceea ce generează anumite evenimente. Din punct de vedere al percepției, ea poate fi exprimată ca lumină, culoare, sunet, radiație, precum și energie invizibilă pentru ochi etc. La rândul lor, acestea pot fi clasificate.

În plus, undele mecanice și electromagnetice se disting încă. Tipurile de valuri din prima categorie pot fi de asemenea împărțite în valuri elastice și pe cele care apar pe suprafața apei. Această clasificare presupune luarea în considerare a mediului de înmulțire. În general, divizia principală și cea mai populară include doar undele electromagnetice și sonore. Despre ei în viitor și vor fi discutate în detaliu.

Descrierea generală

Orice val are un număr de proprietăți și parametri cu care poate fi descris. În primul rând, aceasta este lungimea sa, care este notată cu lambda- (lambda). În plus, are o frecvență, o perioadă și o viteză. O fază de undă sau o suprafață, adică un set de puncte în aceeași fază, și o rază sau un vector care indică direcția propagării sunt separate.

Cu ultimii doi parametri, o altă clasificare este legată. În funcție de tipul frontului, valurile pot fi sferice și plate. Pentru calcule simplificate și pentru rezolvarea unor probleme, suprafața poate fi considerată plat, dar numai dacă este îndepărtată în mod semnificativ de la sursă. Bazându-se pe toate aceste caracteristici, se disting diferite tipuri de valuri.

exemple

În plus față de lucrurile cele mai inteligibile, cum ar fi sunetul de șirul sau valuri pe mare, vă puteți gândi, de asemenea, despre cercurile pe apă, în curs de dezvoltare dintr-o piatră aruncată, explozii, vise pe o saltea moale și multe alte fenomene. Ultraviolete sau raze infrarosu, precum și ceea ce nu este audibil pentru urechea umană - toate acestea sunt manifestări ale aceluiași fenomen, propagarea valului. Tipurile de valuri sunt atât de diverse, încât ele însele sunt atât de multe, încât este foarte greu de crezut că astfel de lucruri diferite au de fapt o natură.

Undele sonore: caracteristici

Audierea oferă unei persoane o cantitate imensă de informații despre lumea din jurul său. Dar fără valuri, ar fi imposibil. Soiul lor se referă la elasticitate. Particularitatea lor constă în faptul că durata unor astfel de valuri și, în consecință, frecvența este astfel încât înălțimea este în raza auditivă. Pentru om, această gamă este de la 20 la 20.000 hertzi. Tot ceea ce este mai mic se numește infrasound, și mai sus - ultrasunete. Primul este încă prost înțeleasă, dar al doilea este utilizat pe scară largă în știință, medicină și multe alte domenii. Acestea sunt tipurile de unde sonore. Caracteristicile lor sunt determinate de parametrii cum ar fi lungimea, frecvența și o combinație a diferitelor moduri de vibrație. În funcție de acesta, respectiv volumul, pasul și tonul.

Ca orice altă undă, sunetul este cauzat în mod natural de fluctuații. Acest lucru se poate simți, de exemplu, în timp ce vă aflați la un concert de lângă coloană. Valurile se pot răspândi în mai multe tipuri de medii, inclusiv lichide și solide. Într-un vid, așa cum se crede, sunetele nu sunt audibile. De aceea, de multe ori există reproșuri în direcția regizorilor de la Hollywood, fotografiind scene cu explozii mari și puternice în spațiul fără aer. studiu vibrațiile sonore și undele sunt implicate într-o secțiune destul de extinsă a fizicii - acustică. Această știință extrem de interesantă are multe utilizări în viață. De exemplu, prin folosirea cunoștințelor acustice, sălile de concert și de operă sunt proiectate astfel încât prezentările să poată fi auzite în orice loc.

Percepția sunetelor de către om și animale se datorează transformării vibrațiilor mecanice în semnale electrice. Acest mecanism este destul de complicat, dar valoarea sa nu poate fi prea mare. Totuși, același lucru se poate spune despre sunete în general. Cu ajutorul lor puteți comunica, transfera informații, schimba starea dumneavoastră de spirit. Acestea afectează oamenii, chiar dacă nu se aud. De aceea există, de exemplu, conceptul de "poluarea sonoră". Pe unitate volumul sonor adoptată bel, numită așa în onoarea savantului A. Bella, inventatorul telefonului.

Proprietăți și tipuri de unde electromagnetice

Dar există și un tip special de ezitare, fără de care este dificil să ne imaginăm viața modernă. Telefoanele mobile, comunicațiile fără fir, radioul, cuptoarele cu microunde și multe alte dispozitive nu ar exista dacă undele electromagnetice nu ar fi deschise. Și totuși ar fi imposibil să percepem culoarea și lumina nu ar exista. Este posibil să ne imaginăm acest lucru?

Spre deosebire de sunete, acest tip de oscilație se poate propaga în orice mediu, inclusiv în vid, iar viteza lor este egală cu viteza luminii. De fapt, acest tip de valuri este propagarea câmpurilor electromagnetice în spațiu și timp. Structura lor este extrem de interesantă, deoarece constă din două părți. Câmpurile magnetice și electrice se alimentează alternativ reciproc și se propagă de-a lungul vectorilor reciproc perpendiculați. Una dintre principalele proprietăți ale unei astfel de valuri este aceea că este întotdeauna transversală. În plus, se întinde întotdeauna cu accelerația.

Există diferite tipuri de unde electromagnetice, în funcție de lungimea lor. Există 6 game principale de la cea mai lungă la cea mai scurtă:

• undele radio;
• infraroșu, cu alte cuvinte, căldură;
• lumina vizibila si culorile;
• lumină ultravioletă;
• raze X;
• radiații gamma (inclusiv radiațiile).

Într-adevăr, este practic imposibil să-ți imaginezi lumea fără toate aceste fenomene.