Типы волн

Типы волн

Волны играют важную роль в различных областях нашей жизни.

Физика

Этикетки

волна, волновые типы, звуковая волна, гравитационные волны, электромагнитные волны, механическая волна, продольные, поперечные, частота колебаний, амплитуда, звук, длина волны, скорость распространения, вибрация, период колебаний, поляризационный фильтр, радиоволны, микроволны, свет, видимый свет, ультрафиолетовое излучение, инфракрасная радиация, поляризованная волна, инфразвук, ультразвук, антенна, гравитация, механика

Связанные экстра

Сцены

Продольные волны

  • Продольная волна - Смещение частиц параллельно направлению движения волны. Механические волны, распространяющиеся в газах, всегда продольные.
  • Громкоговоритель - Громкоговоритель испускает продольные волны. Звук, как и любая другая волна, обладает всеми волновыми свойствами: длиной, частотой, скоростью распространения и амплитудой.
  • направлениe движения волны
  • движение частиц

Среди механических волн самыми простыми являются звуковые волны, которые хорошо распространяются в газах. Источник звука приводит в движение частицы газообразной среды, которые толкают и заставляют колебаться соседние частицы, и так колебания в газах распространяются дальше.
В газах распространяющиеся механические волны всегда продольные, то есть направление колебания частиц будет параллельно направлению распространения волны. Это происходит потому, что между частицами газа отсутствует взаимное притяжение, из-за чего не возникают поперечные силы. Одна частица может вызвать колебание только тех частиц, которые находятся перед ней. В случае продольной волны мы не можем говорить о поляризации.

Поперечные волны

  • Поперечная волна - Смещение частиц перпендикулярно направлению движения волны.
  • направлениe движения волны
  • движение частиц

Механические волны, распространяющиеся в твёрдой или жидкой среде, по своему характеру уже могут быть как поперечными, так и продольными.

Мы называем волну поперечной, если направление колебания частиц в ней перпендикулярно направлению распространения волны. Если мы побренчим на гитарной струне, то волна будет распространяться вдоль струны, однако её колебания будут перпендикулярны направлению волны.
Если колебательные движения происходят только в какой-то одной плоскости, мы говорим о линейной поляризации (то есть о плоско-поляризованной волне).

Сложные волны - Волны на воде

  • Волна на воде - Частицы воды в волнах движутся по круговой траектории. Эта волна является одновременно продольной и поперечной.

Большинство волн, наблюдаемых в природе, не являются чисто продольными или поперечными, а поперечные волны не всегда поляризуются в одной плоскости.

Частицы физической среды в большинстве случаев эти движения совершают одновременно. Любое сложное волновое движение можно воспринимать как комбинацию одной продольной и одной или нескольких поперечных волн. Например, при волнении на поверхности воды частицы двигаются не только вверх-вниз, но и вперёд-назад, поэтому водные волны могут представлять собой волны смешанного типа: продольную и поперечную.
Причина состоит в том, что вода не является сжимаемой средой, поскольку её частицы при движении вниз не сжимают находящиеся под ними частицы, а смещают их в сторону. Волны, бегущие в твёрдой среде, как например, сейсмические волны, представляют ещё более сложную картину.

Поляризация

  • круговая поляризация поперечная волна - Сочетание двух перпендикулярных друг другу поперечных волн.
  • линейная поляризация поперечная волна - Частицы двигаются в одной плоскости, их отклонение перпендикулярно направлению движения волны.
  • поляризатор - Волна, проходя через зазор, становится линейно поляризованной.
  • перпендикулярный поляризатор

Если волна представляет собой сочетание двух поперечных волн, то её мы называем эллиптической поляризацией, но в важных частных случаях эта волна является круговой (или циркулярной) поляризацией.

Эту волну можно легко получить, если к одной из лопастей вентилятора привязать эластичный трос и, удерживая, натянуть другой его конец.
Чтобы преобразовать волну с круговой поляризацией в линейную поляризацию (или в плоско-поляризованную волну), необходимо пропустить её через поляризатор.
В случае механических волн этим поляризатором является зазор. Проходя через щель, волна за ней становится линейно поляризованной.
Если на пути волны помещается другой поляризатор, перпендикулярный первому, волна не проходит через него.

Электромагнитные волны

  • Электромагнитное дипольное излучение - Вокруг антенны переменное электрическое поле создаёт переменное магнитное поле, которое, в свою очередь, генерирует новое переменное электрическое поле, и этот процесс повторяется бесконечно.
  • антенна - Распределение заряда в антенном устройстве периодически меняется, поэтому возникающее вокруг нём электрическое поле тоже периодически изменяется.

Электромагнитные волны не являются колебаниями какой-либо материальной среды (вещества). Для распространения им не нужно наличие среды, более того, они быстрее всего распространяются в вакууме.

Эти волны возникают тогда, когда переменное электрическое поле создаёт переменное магнитное поле, которое, в свою очередь, генерирует новое переменное электрическое поле, и этот процесс повторяется бесконечно.
В случае электромагнитных волн в волновом поле нет колеблющихся частиц, поэтому здесь непросто объяснить поляризацию. Однако, если мы отождествим направление колебаний с вектором напряжённости переменного электрического поля, то электромагнитные волны также являются поперечными волнами, и поэтому их поляризация может быть линейной (плоской) или смешанной.

Естественный свет - это волна, которая не поляризована в одной плоскости, поскольку она исходит не из единственного источника. Многочисленные молекулы или атомы генерируют свет независимо друг от друга, поляризуя в разных плоскостях. Естественный свет может быть поляризован с помощью оптических поляризационных фильтров.

Гравитационные волны

  • Гравитационные волны - Две звезды, вращающиеся вокруг друг друга, тоже могут создавать эти волны.

Гравитационные волны возникают в результате ускорения масс.
Мы можем рассматривать их как распространяющуюся "рябь пространства-времени". При прохождении гравитационной волны через определённую точку в ней происходит периодическое разрежение и сжатие пространства-времени. Это явление можно зафиксировать только с помощью исключительно точных приборов, и только очень большие ускоряющиеся массы, такие как двойные звёзды, вращающиеся вокруг друг друга, которые могут создавать пригодные для обнаружения гравитационные волны.

Типы волн

  • Источник
  • Механический
  • Электромагнитный
  • Гравитационный
  • Направление вибрации
  • Продольная
  • Поперечная
  • Смешанная
  • Частота, длина волны
  • Инфразвук - Возникает и при землетрясении, но также его могут издавать киты и слоны. Частота: 0-20 Гц
  • Слышимый звук - Диапазон воспринимаемых человеческим ухом звуков составляет 20 - 20000 Гц.
  • Ультразвук - Используется дельфинами и летучими мышами; применяется в медицине для диагностической визуализации. Частота выше 20000 Гц.
  • Радиоволна - [b]Длинные волны[/b] - длина волны: 2000–1000 м, частота: 1,5⋅10⁵-3⋅10⁵ Гц [b]Средние волны[/b] - длина волны: 600–150 м, частота: 5⋅10⁵-2⋅10⁶ Гц [b]Короткие волны[/b] - длина волны: 50–15 м, частота: 6⋅10⁶-2⋅10⁷ Гц [b]Ультакороткие волны[/b] - длина волны: 15–1 м, частота: 2⋅10⁷-3⋅10⁸ Гц Используются в радиопередатчиках и радарах.
  • Микроволна - Длина волны: 1 м–0,03 мм, частота: 3⋅10⁸-10¹³ Гц Используются в мобильных телефонах, Wi-Fi роутерах, микроволновых печах.
  • Инфракрасное излучение - Длина волны: 0,3–760 нм, частота: 10¹²-3,9⋅10¹⁴ Гц Солнце, нагревательные приборы, человеческое тело излучают тепло в виде инфракрасного излучения.
  • Видимый свет - Длина волны: 760–380 нм, частота: 3,9⋅10¹⁴-7,8⋅10¹⁴ Гц Воспринимаемый человеческим глазом свет тоже является электромагнитной волной.
  • Ультрафиолетовое излучение - Длина волны: 380–10 нм, частота: 7,8⋅10¹⁴-3⋅10¹⁶ Гц Исходящее от Солнца УФ-излучение вредит здоровью и вызывает кожные ожоги.
  • Рентгеновское излучение - Длина волны: 1 нм–1 пм, частота: 3⋅10¹⁶-3⋅10²⁰ Гц Используемое в медицине рентгеновское излучение в больших дозах вызывает поражение тканей человеческого организма.
  • Гамма-излучение - Длина волны: 0,3 нм–30 фм, частота:10¹⁸-10²² Гц Гамма-лучи, которые имеют космическое происхождение и рождаются при термоядерных реакциях, представляют собой электромагнитные волны самой разрушительной силы.
  • Другие механические волны

Волны играют очень важную роль в различных областях нашей жизни. Мы в основном воспринимаем окружающий мир, используя волны, поскольку именно они составляют звук, свет и землетрясение. Кроме этого, действия радиоприёмника, радара и лазера основаны на волнах.

Волны можно классифицировать по нескольким признакам. В первую очередь мы различаем волны в зависимости от среды, в которой распространяются колебания.
Во-вторых, их можно характеризовать по поляризации, и в-третьих - по частоте.

По источнику возникновения волны подразделяют на:
1) Механические волны (напр., звук, ультразвук, землетрясение, волны на воде)
2) Электромагнитные волны (свет, радиоволны, инфракрасное излучение, ультрафиолетовое излучение, рентгеновское излучение, гамма-излучение, микроволны)
3) Гравитационные волны
4) Функция, используемая в квантовой механике для описания чистого состояния системы (поведения и положения частиц), может также рассматриваться как волны, поэтому её называют волновой функцией.

Анимация

  • Продольная волна - Смещение частиц параллельно направлению движения волны. Механические волны, распространяющиеся в газах, всегда продольные.
  • Громкоговоритель - Громкоговоритель испускает продольные волны. Звук, как и любая другая волна, обладает всеми волновыми свойствами: длиной, частотой, скоростью распространения и амплитудой.
  • направлениe движения волны
  • движение частиц
  • Поперечная волна - Смещение частиц перпендикулярно направлению движения волны.
  • направлениe движения волны
  • движение частиц
  • Волна на воде - Частицы воды в волнах движутся по круговой траектории. Эта волна является одновременно продольной и поперечной.
  • круговая поляризация поперечная волна - Сочетание двух перпендикулярных друг другу поперечных волн.
  • линейная поляризация поперечная волна - Частицы двигаются в одной плоскости, их отклонение перпендикулярно направлению движения волны.
  • поляризатор - Волна, проходя через зазор, становится линейно поляризованной.
  • перпендикулярный поляризатор
  • Электромагнитное дипольное излучение - Вокруг антенны переменное электрическое поле создаёт переменное магнитное поле, которое, в свою очередь, генерирует новое переменное электрическое поле, и этот процесс повторяется бесконечно.
  • антенна - Распределение заряда в антенном устройстве периодически меняется, поэтому возникающее вокруг нём электрическое поле тоже периодически изменяется.
  • Гравитационные волны - Две звезды, вращающиеся вокруг друг друга, тоже могут создавать эти волны.
  • Источник
  • Механический
  • Электромагнитный
  • Гравитационный
  • Направление вибрации
  • Продольная
  • Поперечная
  • Смешанная
  • Частота, длина волны
  • Инфразвук - Возникает и при землетрясении, но также его могут издавать киты и слоны. Частота: 0-20 Гц
  • Слышимый звук - Диапазон воспринимаемых человеческим ухом звуков составляет 20 - 20000 Гц.
  • Ультразвук - Используется дельфинами и летучими мышами; применяется в медицине для диагностической визуализации. Частота выше 20000 Гц.
  • Радиоволна - [b]Длинные волны[/b] - длина волны: 2000–1000 м, частота: 1,5⋅10⁵-3⋅10⁵ Гц [b]Средние волны[/b] - длина волны: 600–150 м, частота: 5⋅10⁵-2⋅10⁶ Гц [b]Короткие волны[/b] - длина волны: 50–15 м, частота: 6⋅10⁶-2⋅10⁷ Гц [b]Ультакороткие волны[/b] - длина волны: 15–1 м, частота: 2⋅10⁷-3⋅10⁸ Гц Используются в радиопередатчиках и радарах.
  • Микроволна - Длина волны: 1 м–0,03 мм, частота: 3⋅10⁸-10¹³ Гц Используются в мобильных телефонах, Wi-Fi роутерах, микроволновых печах.
  • Инфракрасное излучение - Длина волны: 0,3–760 нм, частота: 10¹²-3,9⋅10¹⁴ Гц Солнце, нагревательные приборы, человеческое тело излучают тепло в виде инфракрасного излучения.
  • Видимый свет - Длина волны: 760–380 нм, частота: 3,9⋅10¹⁴-7,8⋅10¹⁴ Гц Воспринимаемый человеческим глазом свет тоже является электромагнитной волной.
  • Ультрафиолетовое излучение - Длина волны: 380–10 нм, частота: 7,8⋅10¹⁴-3⋅10¹⁶ Гц Исходящее от Солнца УФ-излучение вредит здоровью и вызывает кожные ожоги.
  • Рентгеновское излучение - Длина волны: 1 нм–1 пм, частота: 3⋅10¹⁶-3⋅10²⁰ Гц Используемое в медицине рентгеновское излучение в больших дозах вызывает поражение тканей человеческого организма.
  • Гамма-излучение - Длина волны: 0,3 нм–30 фм, частота:10¹⁸-10²² Гц Гамма-лучи, которые имеют космическое происхождение и рождаются при термоядерных реакциях, представляют собой электромагнитные волны самой разрушительной силы.
  • Другие механические волны

Речевое сопровождение

Волны играют очень важную роль в различных областях нашей жизни. Мы в основном воспринимаем окружающий мир, используя волны, поскольку именно они составляют звук, свет и землетрясение. Кроме этого, действия радиоприёмника, радара и лазера основаны на волнах.

Волны можно классифицировать по нескольким признакам. В первую очередь мы различаем волны в зависимости от среды, в которой распространяются колебания.
Во-вторых, их можно характеризовать по поляризации, и в-третьих - по частоте.

По источнику возникновения волны подразделяют на механические, электромагнитные и гравитационные волны. Функция, используемая в квантовой механике для описания чистого состояния системы (поведения и положения частиц), может также рассматриваться как волны, поэтому её называют волновой функцией.

Среди механических волн самыми простыми являются звуковые волны, которые хорошо распространяются в газах. Источник звука приводит в движение частицы газообразной среды, которые толкают и заставляют колебаться соседние частицы, и так колебания в газах распространяются дальше.
В газах распространяющиеся механические волны всегда продольные, то есть направление колебания частиц будет параллельно направлению распространения волны. Это происходит потому, что между частицами газа отсутствует взаимное притяжение, из-за чего не возникают поперечные силы. Одна частица может вызвать колебание только тех частиц, которые находятся перед ней. В случае продольной волны мы не можем говорить о поляризации.

Механические волны, распространяющиеся в твёрдой или жидкой среде, по своему характеру уже могут быть как поперечными, так и продольными.
Мы называем волну поперечной, если направление колебания частиц в ней перпендикулярно направлению распространения волны. Если мы побренчим на гитарной струне, то волна будет распространяться вдоль струны, однако её колебания будут перпендикулярны направлению волны.
Если колебательные движения происходят только в какой-то одной плоскости, мы говорим о линейной поляризации (то есть о плоско-поляризованной волне).

Большинство волн, наблюдаемых в природе, не являются чисто продольными или поперечными, а поперечные волны не всегда поляризуются в одной плоскости.

Частицы физической среды в большинстве случаев эти движения совершают одновременно. Любое сложное волновое движение можно воспринимать как комбинацию одной продольной и одной или нескольких поперечных волн. Например, при волнении на поверхности воды частицы двигаются не только вверх-вниз, но и вперёд-назад, поэтому водные волны могут представлять собой волны смешанного типа: продольную и поперечную.
Причина состоит в том, что вода не является сжимаемой средой, поскольку её частицы при движении вниз не сжимают находящиеся под ними частицы, а смещают их в сторону. Волны, бегущие в твёрдой среде, как например, сейсмические волны, представляют ещё более сложную картину.

Если волна представляет собой сочетание двух поперечных волн, то её мы называем эллиптической поляризацией, но в важных частных случаях эта волна является круговой (или циркулярной) поляризацией.

Эту волну можно легко получить, если к одной из лопастей вентилятора привязать эластичный трос и, удерживая, натянуть другой его конец.
Чтобы преобразовать волну с круговой поляризацией в линейную поляризацию (или в плоско-поляризованную волну), необходимо пропустить её через поляризатор.
В случае механических волн этим поляризатором является зазор. Проходя через щель, волна за ней становится линейно поляризованной.
Если на пути волны помещается другой поляризатор, перпендикулярный первому, волна не проходит через него.

Электромагнитные волны не являются колебаниями какой-либо материальной среды (вещества). Для распространения им не нужно наличие среды, более того, они быстрее всего распространяются в вакууме.

Эти волны возникают тогда, когда переменное электрическое поле создаёт переменное магнитное поле, которое, в свою очередь, генерирует новое переменное электрическое поле, и этот процесс повторяется бесконечно.
В случае электромагнитных волн в волновом поле нет колеблющихся частиц, поэтому здесь непросто объяснить поляризацию. Однако, если мы отождествим направление колебаний с вектором напряжённости переменного электрического поля, то электромагнитные волны также являются поперечными волнами, и поэтому их поляризация может быть линейной (плоской) или смешанной.

Естественный свет - это волна, которая не поляризована в одной плоскости, поскольку она исходит не из единственного источника. Многочисленные молекулы или атомы генерируют свет независимо друг от друга, поляризуя в разных плоскостях. Естественный свет может быть поляризован с помощью оптических поляризационных фильтров.

Гравитационные волны возникают в результате ускорения масс.
Мы можем рассматривать их как распространяющуюся "рябь пространства-времени". При прохождении гравитационной волны через определённую точку в ней происходит периодическое разрежение и сжатие пространства-времени. Это явление можно зафиксировать только с помощью исключительно точных приборов, и только очень большие ускоряющиеся массы, такие как двойные звёзды, вращающиеся вокруг друг друга, которые могут создавать пригодные для обнаружения гравитационные волны.

Связанные экстра

Параметры волн

Анимация на примере звуковой волны объясняет основные свойства волн.

Как работает громкоговоритель?

Громкоговоритель при помощи электромагнитной индукции вызывает звуковые колебания воздуха.

Прозрачность

В анимации представлено объяснение явлений прозрачности и непрозрачности, принципа...

Радиоактивность

Спонтанный процесс изменения состава нестабильных атомных ядер называется радиоактивным...

Формирование рельефа суши морскими водами

Морские воды как внешняя сила играют роль в формировании побережья.

Землетрясение

Землетрясение - одно из самых разрушительных природных явлений на Земле.

Магнетрон

Магнетрон - один из самых важных элементов микроволновой печи, генерирующий микроволны.

Эффект Доплера

Хорошо известно, что звук приближающегося источника звука выше, чем звук удаляющегося...

Электрический звонок

Устройство, работающее при помощи электромагнита.

Связь гармонического колебания и кругового движения

Перпендикулярная проекция тела, находящегося в равномерном круговом движении, производит...

Радар (Золтан Бай)

В 1946 году с помощью оборудования удалось заметить сигналы радара, отражённые Луной.

Приливная гидроэлектростанция

Выработка электроэнергии производится за счёт использования энергии суточного колебания...

Морские приливные явления

Воздействие гравитационной силы Луны приводит к возникновению приливов и отливов.

Морские течения

Система морских течений образует глобальный океанический конвейер, который оказывает...

Гравитационные волны (обсерватория LIGO)

Если тела с большой массой движутся с ускорением, вокруг них в пространстве-времени...

Лаборатория Николы Теслы (Шорехам, США)

Инженер-изобретатель, прославившийся в первую очередь своими опытами в электротехнике....

Цунами

Мощная морская волна высотой до нескольких десятков метров, способная нанести огромные...

Образование звука

При образовании звука воздух, выходящий из лёгких, приводит в колебание голосовые связки.

Типичные бытовые источники света

Анимация даёт обобщённое представление о действии и свойствах бытовых источников света:...

Как работает микроволновая печь?

При помощи анимации мы можем познакомиться с устройством и работой микроволновой печи.

Как работает компьютерный томограф?

При помощи анимации мы можем познакомиться с устройством и работой компьютерного томографа.

Как работает гидролокатор (сонар)?

Он создаёт изображение с помощью отражения испускаемых звуковых сигналов.

Малый подковонос

Летучие мыши при помощи ультразвука ориентируются и охотятся.(ультразвуковая эхолокация).

Афалина (бутылконосый дельфин)

Афалины – морские млекопитающие, которые ориентируются с помощью издаваемых ими ультразвуков.

"Конкорд" (1969)

Первый сверхзвуковой пассажирский самолёт, совершающий рейсовые полёты, был введён в...

Солнце

Диаметр Солнца приблизительно в 109 раз больше диаметра Земли. Состоит в основном из...

Added to your cart.