Свойства волн и эффект Доплера

ВОЛНОВЫЕ ФРОНТА И ЛУЧИ

Волновой фронт и луч— это два параметра, указывающие на направление распространения волн. Они содержат информацию, которую нельзя представить графику зависимости амплитуды от времени. Показать фронт волны можно соединив, например, точки с максимальной амплитудой. Если смотреть на поверхность моря сверху, то фронт волны выглядит как ряд линий, проходящих по гребням волн.

Фронты звуковых волн от движущегося мотоцикла сплющенные перед ним и растянуты позади него. Чем ближе фронты друг к другу, тем выше частота звука, поэтому тон работающего мотора снижается, когда мотоцикл несется мимо наблюдателя.
Фронты звуковых волн от движущегося мотоцикла сплющенные перед ним и растянуты позади него. Чем ближе фронты друг к другу, тем выше частота звука, поэтому тон работающего мотора снижается, когда мотоцикл несется мимо наблюдателя.


Волновые фронты
перемещаются от точки зарождения волн в виде ряда расширяемых колец с центром в источнике волнообразования. На большом расстоянии от источника волновые фронты становятся практически параллельными прямыми.

Лучи — это линии, перпендикулярные к волновым фронтам, которые показывают направление распространения волны. Путь световых волн часто изображают в виде прямых лучей, которые излучают источники света.

СВОЙСТВА ВОЛН

Луч света, падая на стекло под углом, изменяет свое направление. Это явление называется преломлением и происходит потому, что скорость распространения световых волн в воздухе выше, чем в стекле. Сейсмические волны, вызванные землетрясением или сильным взрывом, так же преломляются на границах горных пород различной плотности. Геологи используют это свойство для изучения строения внутренних участков Земли.

Волны могут также отражаться от поверхности, причем под тем же углом, под которым они падают на нее. Примером отражения волн может быть изображение в зеркале или звук эха от скалы.

Прохождение волн через небольшое отверстие в преграде сопровождается явлением дифракции.

Если размер отверстия примерно равнен или меньше длины волны, то от него волны расходятся полукольцами: отверстие как бы становится новым источником волн.

ЭФФЕКТ ДОПЛЕРА

Волны, распространяемые перед движущимся источником, размещены плотнее, и для неподвижного наблюдателя частота колебаний волн от источника, приближающегося кажется выше. Частота колебаний волн от удаляющегося источника, для неподвижного наблюдателя кажется ниже. Это явление назвали эффектом Доплера, и оно объясняет, почему гудок поезда, быстро движется мимо наблюдателя, при приближении более высокого тона, а с удалением уровень звука становится ниже.

Эффектом Доплера можно объяснить, почему далекие звезды имеют красный оттенок в отличие от близких. Вселенная расширяется, и далекие звезды движутся быстрее, чем соседи нашего Солнца.

Ссылка на основную публикацию