315. Fale. Fale mechaniczne. Fale elektromagnetyczne. Własności fal.

Fale

Fale mechaniczne.

Fale elektromagnetyczne.

Własności fal.

Ruch falowy.

Przenoszenie energii.

Specyficznym ruchem jest ruch falowy lub krócej – fale. Fale to rozchodzenie się zaburzeń własności ośrodka bez przemieszczania się materii.

Przy rozchodzeniu się zaburzeń mechanicznych (drgań lub zagęszczeń ośrodka materialnego) mówimy o falach mechanicznych.

Przy rozchodzeniu się zmian pola elektrycznego (i towarzyszącego zawsze zmiennemu polu elektrycznemu – pola magnetycznego) mamy do czynienia z falami elektromagnetycznymi. Czasami mówimy o rozchodzeniu się fal, lecz jest to pewien skrót – fale to przecież ruch zaburzenia, przemieszczanie się zaburzenia.

Rozchodzi się zaburzenie (drganie, zmienne pole elektromagnetyczne). Prędkość rozchodzenia się fal jest różna dla różnych fal. Największą prędkość mają fale elektromagnetyczne w próżni. Prędkość ta ma wartość bliską 300 000 kilometrów na sekundę.

Z tą samą prędkością rozchodzi się światło w próżni. Światło jest bowiem również falą elektromagnetyczną.

Fale mechaniczne rozchodzą się wyłącznie w ośrodkach materialnych – są to bowiem rozchodzące się zaburzenia tego ośrodka.

Wszystkie fale charakteryzujemy za pomocą wspólnych wielkości:
długości fali;
prędkości rozchodzenia się fali;
częstotliwości fali;
okresu drgań;
amplitudy drgań;
natężenia fali.

Wielkości te (oprócz amplitudy) wyrażamy w takich samych jednostkach.

Amplitudę drgań wyrażamy w różnych jednostkach dla różnego rodzaju fal.

Między wymienionymi wielkościami zachodzą wspólne dla fal zależności:
długość fali równa jest iloczynowi prędkości fali i okresu drgań;
długość fali równa jest ilorazowi prędkości fali przez częstotliwość drgań;
natężenie fali równe jest ilorazowi energii przenoszonej przez falę przez pole powierzchni prostopadłej do kierunku rozchodzenia się fali i przez czas przechodzenia fali przez tę powierzchnię;
częstotliwość fali równa jest odwrotności okresu drgań.

wspólne dla fal zależności

Przykład

Fale na morzu mają długość 12 m. W ciągu 30 sekund naliczono 5 fal. Z jaką prędkością przemieszczają się te fale? Jaka jest częstotliwość tych fal?

Z jaką prędkością przemieszczają się te fale? Jaka jest częstotliwość tych fal?