Typy vĺn

Typy vĺn

Vlny zohrávajú veľmi dôležitú úlohu v mnohých oblastiach nášho života.

Fyzika

Kľúčové slová

vlna, typy vĺn, zvuková vlna, gravitačná vlna, elektromagnetická vlna, mechanická vlna, longitudinálny, transverzálny, kmitočet, amplitúda, znieť, vlnová dĺžka svetla, rýchlosť šírenia, chvenie, perióda kmitania, polarizačný filter, rádiové vlny, mikrovlnná rúra, svetlo, viditeľné svetlo, ultrafialové žiarenie, infračervené žiarenie, polarizovaná vlna, infrazvuk, ultrazvuk, anténa, Gravitácia, Mechanika

Súvisiace extra

Scénky

Longitudálna vlna

  • Longitudálna vlna - Pohyb častíc je rovnobežný so smerom šírenia vlny. Mechanické vlny, ktoré sa šíria v plynoch sú vždy longitudálne.
  • reproduktor - Reproduktor vysiela longitudálne zvukové vlny. Aj zvuk, podobne ako každá iná vlna, má vlnovú dĺžku, frekvenciu, vlnovú rýchlosť a amplitúdu.
  • smer šírenia vlny
  • pohyb častíc

Najjednoduchšími mechanickými vlnamizvukové vlny, ktoré sa šíria v rôznych plynoch. Zdroj zvuku rozvibruje molekuly plynu, ktoré potom rozvibrujú susedné molekuly. Tento proces sa opakuje a takýmto spôsobom sa šíri vibrácia v plyne.
Mechanické vlny šíriace sa v plynoch sú vždy longitudálne, čiže smer pohybu častíc je rovnobežný so smerom šírenia vlny. To je kvôli tomu, lebo častice plynu sa vzájomne nepriťahujú, a preto nepôsobia na nich priečne sily. Daná častica dokáže rozvibrovať iba tie častice, ktoré sú pred ňou. Longitudálne vlny nemožno polarizovať.

Transverzálna vlna

  • Transverzálna vlna - Pohyb častíc je kolmý na smer šírenia vlny.
  • smer šírenia vlny
  • pohyb častíc

Mechanické vlny, ktoré sa šíria v pevnom alebo kvapalnom prostredí môžu byť transverzálne alebo longitudálne.

Transverzálne vlny sú také vlny, v ktorých smer vibrácie častíc je kolmý na smer šírenia vlny. Ak brnkneme na gitarovú strunu, vlna sa šíri pozdĺž struny, ale vibrácia je kolmá na pohyb vlny.
Ak sa vibrácia odohráva v tej istej rovine, hovoríme o lineárne polarizovanej vlne.

Zložené vlny - Vodné vlny

  • Vodná vlna - V prípade vodných vĺn sa častice pohybujú po kruhovej dráhe. Vlna je longitudálna a transverzálna zároveň.

Väčšina vĺn, ktoré môžeme pozorovať v prírode, nie je čisto transverzálna alebo longitudálna, navyše ani transverzálne vlny nie sú vždy polarizované v jedinej rovine.

Tieto pohyby častice väčšinou vykonávajú v danom prostredí naraz. Akékoľvek zložitejšie vlnenie môžeme opísať ako kompozíciu jednej longitudálnej a jednej alebo viacerých transverzálnych vĺn.
Napríklad v prípade vlnenia na vodnej hladine sa častice nepohybujú iba hore a dole, ale aj dopredu a dozadu, a preto vodné vlny môžeme považovať za kombináciu jednej longitudálnej a jednej transverzálnej vlny.
Príčinou je to, že voda nie je stlačiteľné prostredie, a preto častice pohybujúce sa smerom nahor nestláčajú častice pod nimi, ale ich vytláčajú do strán. Vlny šíriace sa v pevnom prostredí (napríklad seizmické vlny) sú ešte zložitejšie.

Polarizácia

  • kruhovo polarizovaná transverzálna vlna - Kompozícia dvoch transverzálnych vĺn, ktoré sú kolmé na seba.
  • lineárne polarizovaná transverzálna vlna - Častice sa pohybujú v jedinej rovine, ich pohyb je kolmý na smer šírenia vlny.
  • polarizátor - Prechodom cez štrbinu sa vlna stáva lineárne polarizovanou.
  • kolmý polarizátor

Elipticky polarizovaná vlna je kompozíciou dvoch transverzálnych vĺn, ale v špeciálnych prípadoch táto vlna môže byť kruhovo polarizovaná.

Kruhovo polarizovanú vlnu môžeme ľahko vytvoriť tak, že k lopatke ventilátora pripevníme pružný povraz a druhý koniec povrazu napneme.
Kruhovo polarizovanú vlnu vieme premeniť na lineárne polarizovanú vlnu, ak ju prepustíme cez polarizátor.
V prípade mechanických vĺn polarizátor je štrbina. Za štrbinou sa ďalej šíri lineárne polarizovaná vlna.
Ak do cesty tejto vlny postavíme ďalší polarizátor, ktorý je kolmý na ten pôvodný, vlna sa nebude ďalej šíriť.

Elektromagnetická vlna

  • Elektromagnetické dipólové žiarenie - Meniace sa elektrické pole okolo antény indukuje meniace sa magnetické pole, následne meniace sa magnetické pole generuje meniace sa elektrické pole a takto sa to opakuje donekonečna.
  • anténa - Rozloženia náboja sa v nej periodicky mení, a preto sa periodicky mení aj elektrické pole okolo nej.

Elektromagnetické vlny nie sú vibráciami nejakého látkového prostredia. K šíreniu nepotrebujú prostredie, najrýchlejšie sa šíria vo vákuu.

Vznikajú tak, že meniace sa elektrické pole indukuje meniace sa magnetické pole, následne meniace sa magnetické pole generuje meniace sa elektrické pole a takto sa to opakuje donekonečna.
V prípade elektromagnetickej vlny neexistujú vibrujúce častice, a preto nie je ľahké vysvetliť polarizáciu.
Ak však smer vibrácie stotožníme so smerom vektora intenzity stále sa meniaceho elektrického poľa, aj elektromagnetické vlnytransverzálne vlny, čiže môžu byť polarizované lineárne alebo zložitejším spôsobom.
Prirodzené svetlo je vlna, ktorá nie je polarizovaná v jedinej rovine, nakoľko nepochádza z jediného zdroja. Vytvára ho mnoho molekúl alebo atómov nezávisle od seba, polarizáciou v rôznych rovinách. Prirodzené svetlo možno polarizovať pomocou optických polarizačných filtrov.

Gravitačné vlny

  • Gravitačné vlny - Takúto vlnu môžu vytvoriť napríklad dve, okolo seba obiehajúce hviezdy.

Gravitačné vlny sú výsledkom zrýchľujúcich sa hmôt.
Považujeme ich za vlnenie v časopriestore. Výsledkom prechodu gravitačnej vlny cez určitý bod je periodické zmršťovanie a rozpínanie časopriestoru. Dá sa to zistiť iba pomocou veľmi presných prístrojov a iba veľmi veľké zrýchľujúce sa hmoty, napr. dvojhviezdy obiehajúce okolo seba, dokážu vytvoriť významné detegovateľné gravitačné vlny.

Typy vĺn

  • Zdroj
  • Mechanické
  • Elektromagnetické
  • Gravitačné
  • Smer vibrácií
  • Longitudinálne
  • Transverzálne
  • Zložené
  • Frekvencia, vlnová dĺžka
  • Infrazvuk - Vzniká pri zemetraseniach, ale vydávajú ho aj veľryby a slony. Jeho frekvencia je 0-20 Hz.
  • Počuteľný zvuk - Naše uši dokážu vnímať zvuk s frekvenciou 20-20000 Hz.
  • Ultrazvuk - Používajú ho netopiere a delfíny, používa sa aj pri plodovej diagnostike. Jeho frekvencia je väčšia ako 20000 Hz.
  • Rádiová vlna - [b]Dlhá vlna[/b] - vlnová dĺžka: 2000-1000 m, frekvencia: 1,5⋅10⁵-3⋅10⁵ Hz [b]stredná vlna[/b] - vlnová dĺžka: 600-150 m, frekvencia: 5⋅10⁵-2⋅10⁶ Hz [b]krátka vlna[/b] - vlnová dĺžka: 50-15 m, frekvencia: 6⋅10⁶-2⋅10⁷ Hz [b]ultrakrátka vlna[/b] - vlnová dĺžka: 15-1 m, frekvencia: 2⋅10⁷-3⋅10⁸ Hz Používajú ju rádiové vysielače a radary.
  • Mikrovlna - Vlnová dĺžka: 1 m-0,03 mm, frekvencia: 3⋅10⁸-10¹³ Hz Používajú ju mobilné telefóny, Wi-Fi rootery a mikrovlnné rúry.
  • Infračervené žiarenie - Vlnová dĺžka: 0,3-760 nm, frekvencia: 10¹²-3,9⋅10¹⁴ Hz Slnko, ľudské telo a ohrievače vyžarujú teplo v podobe infračerveného žiarenia.
  • Viditeľné svetlo - Vlnová dĺžka: 760-380 nm, frekvencia: 3,9⋅10¹⁴-7,8⋅10¹⁴ Hz Svetlo vnímané našimi očami je takisto elektromagnetickou vlnou.
  • Ultrafialové žiarenie - Vlnová dĺžka: 380-10 nm, frekvencia: 7,8⋅10¹⁴-3⋅10¹⁶ Hz Spálenie pokožky spôsobujú škodlivé slnečné UV lúče.
  • Röntgenové žiarenie - Vlnová dĺžka: 1 nm-1 pm, frekvencia: 3⋅10¹⁶-3⋅10²⁰ Hz Röntgenové lúče, používané v lekárstve, v nadmernom množstve môžu poškodiť naše tkanivá.
  • Gama žiarenie - Vlnová dĺžka: 0,3 nm-30 fm, frekvencia: 10¹⁸-10²² Hz Gama lúče, ktoré majú kozmický pôvod alebo vznikajú pri nukleárnych reakciách, sú najničivejším elektromagnetickým žiarením.
  • Iné mechanické vlny

Vlny zohrávajú veľmi dôležitú úlohu v mnohých oblastiach nášho života. Vonkajší svet vnímame väčšinou prostredníctvom vĺn, nakoľko zvuk, svetlo a zemetrasenie sú vlnami, ale aj rádiové vysielanie, radar a laser je založený na vlnách.

Vlny môžeme deliť podľa viacerých hľadísk. Najbežnejšie delenie je podľa prostredia, v ktorom sa šíria. Môžeme ich ďalej kategorizovať aj podľa polarizácie a frekvencie.

Podľa zdroja vzniku sa vlny delia nasledovne:
1) Mechanické vlny (napr. zvuk, ultrazvuk, zemetrasenie, vodné vlny)
2) Elektromagnetické vlny (svetlo, rádiové vlny, infračervené žiarenie, ultrafialové žiarenie, röntgenové žiarenie, gama žiarenie, mikrovlny)
3) Gravitačné vlny
4) Funkcie, ktoré opisujú kvantový stav sústav môžeme takisto považovať za vlny, a preto sa nazývajú aj vlnovými funkciami.

Animácia

  • Longitudálna vlna - Pohyb častíc je rovnobežný so smerom šírenia vlny. Mechanické vlny, ktoré sa šíria v plynoch sú vždy longitudálne.
  • reproduktor - Reproduktor vysiela longitudálne zvukové vlny. Aj zvuk, podobne ako každá iná vlna, má vlnovú dĺžku, frekvenciu, vlnovú rýchlosť a amplitúdu.
  • smer šírenia vlny
  • pohyb častíc
  • Transverzálna vlna - Pohyb častíc je kolmý na smer šírenia vlny.
  • smer šírenia vlny
  • pohyb častíc
  • Vodná vlna - V prípade vodných vĺn sa častice pohybujú po kruhovej dráhe. Vlna je longitudálna a transverzálna zároveň.
  • kruhovo polarizovaná transverzálna vlna - Kompozícia dvoch transverzálnych vĺn, ktoré sú kolmé na seba.
  • lineárne polarizovaná transverzálna vlna - Častice sa pohybujú v jedinej rovine, ich pohyb je kolmý na smer šírenia vlny.
  • polarizátor - Prechodom cez štrbinu sa vlna stáva lineárne polarizovanou.
  • kolmý polarizátor
  • Elektromagnetické dipólové žiarenie - Meniace sa elektrické pole okolo antény indukuje meniace sa magnetické pole, následne meniace sa magnetické pole generuje meniace sa elektrické pole a takto sa to opakuje donekonečna.
  • anténa - Rozloženia náboja sa v nej periodicky mení, a preto sa periodicky mení aj elektrické pole okolo nej.
  • Gravitačné vlny - Takúto vlnu môžu vytvoriť napríklad dve, okolo seba obiehajúce hviezdy.
  • Zdroj
  • Mechanické
  • Elektromagnetické
  • Gravitačné
  • Smer vibrácií
  • Longitudinálne
  • Transverzálne
  • Zložené
  • Frekvencia, vlnová dĺžka
  • Infrazvuk - Vzniká pri zemetraseniach, ale vydávajú ho aj veľryby a slony. Jeho frekvencia je 0-20 Hz.
  • Počuteľný zvuk - Naše uši dokážu vnímať zvuk s frekvenciou 20-20000 Hz.
  • Ultrazvuk - Používajú ho netopiere a delfíny, používa sa aj pri plodovej diagnostike. Jeho frekvencia je väčšia ako 20000 Hz.
  • Rádiová vlna - [b]Dlhá vlna[/b] - vlnová dĺžka: 2000-1000 m, frekvencia: 1,5⋅10⁵-3⋅10⁵ Hz [b]stredná vlna[/b] - vlnová dĺžka: 600-150 m, frekvencia: 5⋅10⁵-2⋅10⁶ Hz [b]krátka vlna[/b] - vlnová dĺžka: 50-15 m, frekvencia: 6⋅10⁶-2⋅10⁷ Hz [b]ultrakrátka vlna[/b] - vlnová dĺžka: 15-1 m, frekvencia: 2⋅10⁷-3⋅10⁸ Hz Používajú ju rádiové vysielače a radary.
  • Mikrovlna - Vlnová dĺžka: 1 m-0,03 mm, frekvencia: 3⋅10⁸-10¹³ Hz Používajú ju mobilné telefóny, Wi-Fi rootery a mikrovlnné rúry.
  • Infračervené žiarenie - Vlnová dĺžka: 0,3-760 nm, frekvencia: 10¹²-3,9⋅10¹⁴ Hz Slnko, ľudské telo a ohrievače vyžarujú teplo v podobe infračerveného žiarenia.
  • Viditeľné svetlo - Vlnová dĺžka: 760-380 nm, frekvencia: 3,9⋅10¹⁴-7,8⋅10¹⁴ Hz Svetlo vnímané našimi očami je takisto elektromagnetickou vlnou.
  • Ultrafialové žiarenie - Vlnová dĺžka: 380-10 nm, frekvencia: 7,8⋅10¹⁴-3⋅10¹⁶ Hz Spálenie pokožky spôsobujú škodlivé slnečné UV lúče.
  • Röntgenové žiarenie - Vlnová dĺžka: 1 nm-1 pm, frekvencia: 3⋅10¹⁶-3⋅10²⁰ Hz Röntgenové lúče, používané v lekárstve, v nadmernom množstve môžu poškodiť naše tkanivá.
  • Gama žiarenie - Vlnová dĺžka: 0,3 nm-30 fm, frekvencia: 10¹⁸-10²² Hz Gama lúče, ktoré majú kozmický pôvod alebo vznikajú pri nukleárnych reakciách, sú najničivejším elektromagnetickým žiarením.
  • Iné mechanické vlny

Rozprávanie

Vlny zohrávajú veľmi dôležitú úlohu v mnohých oblastiach nášho života. Vonkajší svet vnímame väčšinou prostredníctvom vĺn, nakoľko zvuk, svetlo a zemetrasenie sú vlnami, ale aj rádiové vysielanie, radar a laser je založený na vlnách.

Vlny môžeme deliť podľa viacerých hľadísk. Najbežnejšie delenie je podľa prostredia, v ktorom sa šíria. Môžeme ich ďalej kategorizovať aj podľa polarizácie a frekvencie.

Podľa zdroja vzniku sa vlny delia na mechanické, elektromagnetické, gravitačné vlny. Funkcie, ktoré opisujú kvantový stav sústav môžeme takisto považovať za vlny, a preto sa nazývajú aj vlnovými funkciami.

Najjednoduchšími mechanickými vlnamizvukové vlny, ktoré sa šíria v rôznych plynoch. Zdroj zvuku rozvibruje molekuly plynu, ktoré potom rozvibrujú susedné molekuly. Tento proces sa opakuje a takýmto spôsobom sa šíri vibrácia v plyne.
Mechanické vlny šíriace sa v plynoch sú vždy longitudálne, čiže smer pohybu častíc je rovnobežný so smerom šírenia vlny. To je kvôli tomu, lebo častice plynu sa vzájomne nepriťahujú, a preto nepôsobia na nich priečne sily. Daná častica dokáže rozvibrovať iba tie častice, ktoré sú pred ňou. Longitudálne vlny nemožno polarizovať.

Mechanické vlny, ktoré sa šíria v pevnom alebo kvapalnom prostredí môžu byť transverzálne alebo longitudálne.

Transverzálne vlny sú také vlny, v ktorých smer vibrácie častíc je kolmý na smer šírenia vlny. Ak brnkneme na gitarovú strunu, vlna sa šíri pozdĺž struny, ale vibrácia je kolmá na pohyb vlny.
Ak sa vibrácia odohráva v tej istej rovine, hovoríme o lineárne polarizovanej vlne.

Väčšina vĺn, ktoré môžeme pozorovať v prírode, nie je čisto transverzálna alebo longitudálna, navyše ani transverzálne vlny nie sú vždy polarizované v jedinej rovine.

Tieto pohyby častice väčšinou vykonávajú v danom prostredí naraz. Akékoľvek zložitejšie vlnenie môžeme opísať ako kompozíciu jednej longitudálnej a jednej alebo viacerých transverzálnych vĺn.
Napríklad v prípade vlnenia na vodnej hladine sa častice nepohybujú iba hore a dole, ale aj dopredu a dozadu, a preto vodné vlny môžeme považovať za kombináciu jednej longitudálnej a jednej transverzálnej vlny.
Príčinou je to, že voda nie je stlačiteľné prostredie, a preto častice pohybujúce sa smerom nahor nestláčajú častice pod nimi, ale ich vytláčajú do strán. Vlny šíriace sa v pevnom prostredí (napríklad seizmické vlny) sú ešte zložitejšie.

Elipticky polarizovaná vlna je kompozíciou dvoch transverzálnych vĺn, ale v špeciálnych prípadoch táto vlna môže byť kruhovo polarizovaná.

Kruhovo polarizovanú vlnu môžeme ľahko vytvoriť tak, že k lopatke ventilátora pripevníme pružný povraz a druhý koniec povrazu napneme.
Kruhovo polarizovanú vlnu vieme premeniť na lineárne polarizovanú vlnu, ak ju prepustíme cez polarizátor.
V prípade mechanických vĺn polarizátor je štrbina. Za štrbinou sa ďalej šíri lineárne polarizovaná vlna.
Ak do cesty tejto vlny postavíme ďalší polarizátor, ktorý je kolmý na ten pôvodný, vlna sa nebude ďalej šíriť.

Elektromagnetické vlny nie sú vibráciami nejakého látkového prostredia. K šíreniu nepotrebujú prostredie, najrýchlejšie sa šíria vo vákuu.

Vznikajú tak, že meniace sa elektrické pole indukuje meniace sa magnetické pole, následne meniace sa magnetické pole generuje meniace sa elektrické pole a takto sa to opakuje donekonečna.
V prípade elektromagnetickej vlny neexistujú vibrujúce častice, a preto nie je ľahké vysvetliť polarizáciu.
Ak však smer vibrácie stotožníme so smerom vektora intenzity stále sa meniaceho elektrického poľa, aj elektromagnetické vlnytransverzálne vlny, čiže môžu byť polarizované lineárne alebo zložitejším spôsobom.
Prirodzené svetlo je vlna, ktorá nie je polarizovaná v jedinej rovine, nakoľko nepochádza z jediného zdroja. Vytvára ho mnoho molekúl alebo atómov nezávisle od seba, polarizáciou v rôznych rovinách. Prirodzené svetlo možno polarizovať pomocou optických polarizačných filtrov.

Gravitačné vlny sú výsledkom zrýchľujúcich sa hmôt.
Považujeme ich za vlnenie v časopriestore. Výsledkom prechodu gravitačnej vlny cez určitý bod je periodické zmršťovanie a rozpínanie časopriestoru. Dá sa to zistiť iba pomocou veľmi presných prístrojov a iba veľmi veľké zrýchľujúce sa hmoty, napr. dvojhviezdy obiehajúce okolo seba, dokážu vytvoriť významné detegovateľné gravitačné vlny.

Súvisiace extra

Charakteristické parametre zvukových vĺn

Táto animácia vysvetľuje najdôležitejšie parametre vĺn, a to pomocou zvukových vĺn.

Ako to funguje? - Reproduktor

Zvukové vlny v reproduktoroch sú generované pomocou elektromagnetickej indukcie.

Dopplerov jav

Je známym javom, že zvuk približujúceho sa zdroja zvuku je vyšší ako vzďaľujúceho sa.

Elektrický zvonček

Mechanický zvonček funguje pomocou elektromagnetu.

Gravitačná vlna (LIGO)

Keď telesá s veľkou hmotnosťou vykonávajú zrýchľujúci sa pohyb, vznikajú okolo nich vlny v časopriestore, ktoré sa nazývajú gravitačnými vlnami.

Jednoduché harmonické kmitaniea rovnomerný kruhový pohyb

Jednoduché harmonické kmitanie môže byť považované za jednorozmernú projekciu jednotného kruhového pohybu.

Krajina modelovaná morom

Morská voda, ako vonkajšia sila, zohráva dôležitú úlohu v rámci formovania morského pobrežia.

Magnetrón

Magnetrón, ktorý vyrába mikrovlny, je dôležitou súčasťou mikrovlnnej rúry.

Morské prúdy

Morské prúdy tvoria dopravníkový pás, ktorý vo výraznej miere ovplyvňuje Zemskú klímu.

Morské slapy

Jav morského prílivu a odlivu vzniká kvôli gravitačnej sile Mesiaca.

Priehľadnosť

Táto animácia vysvetľuje priehľadnosť a nepriehľadnosť, princíp rádiografie, respektíve prečo určité materiály pohlcujú iba svetlo určitej farby.

Prílivová elektráreň

Prílivové elektrárne využívajú denné kolísanie hladiny vody na výrobu elektrickej energie.

Radar (Zoltán Bay)

V roku 1946 maďarský vedec zachytil pomocou tohto zariadenia radarové ozveny z Mesiaca.

Rádioaktivita

Rádioaktívny rozpad je proces rozpadu nestabilných atómových jadier.

Zemetrasenie

Zemetrasenie je jedným z najničivejších prírodných javov Zeme.

Ako funguje mikrovlnná rúra?

Pomocou animácie spoznáme konštrukciu a fungovanie mikrovlnnej rúry.

Ako funguje sonar?

Sonar funguje na princípe radaru, ale namiesto rádiových vĺn používa ultrazvuk.

Concorde (1969)

Prvé nadzvukové dopravné lietadlo vstúpilo do prevádzky v roku 1976.

Cunami

Vlny cunami sú veľmi vysoké vlny s obrovskou ničivou silou.

Delfín skákavý

Delfíny sú morské cicavce, ktoré k orientácií používajú zvukové signály.

Domáce elektrické svetelné zdroje

Táto animácia nám predstaví fungovanie domácich zdrojov svetla od tradičných žiaroviek až po LED osvetlenie.

Fonácia

Pri vytváraní zvuku sa vzduch prúdiaci z pľúc rozkmitá pomocou hlasiviek.

Laboratórium Nikolu Teslu (Shoreham, USA)

Tento inžinier a vynálezca, ktorý sa venoval predovšetkým elektrotechnike, bol bezpochyby najgeniálnejšou postavou druhej priemyselnej revolúcie.

Počítačová tomografia

Pomocou tejto animácie spoznáme štruktúru a fungovanie počítačovej tomografie.

Podkovár krpatý

Netopiere sa orientujú a lovia pomocou ultrazvuku.

Slnko

Priemer Slnka je asi 109 násobok priemeru Zeme. Väčšina z jeho hmotnosti sa skladá z vodíka.

Added to your cart.