Ինչպես և ով է հայտնաբերել մեխանիկական ալիքները: Երկայնական և լայնակի ալիքներ

ՍԱՀՄԱՆՈՒՄ

Երկայնական ալիք– սա ալիք է, որի տարածման ժամանակ միջավայրի մասնիկները տեղաշարժվում են ալիքի տարածման ուղղությամբ (նկ. 1, ա)։

Երկայնական ալիքի պատճառը սեղմումը/ընդլայնումն է, այսինքն. միջավայրի դիմադրությունը իր ծավալի փոփոխությանը: Հեղուկներում կամ գազերում նման դեֆորմացիան ուղեկցվում է միջավայրի մասնիկների նոսրացումով կամ խտացումով։ Երկայնական ալիքները կարող են տարածվել ցանկացած միջավայրում՝ պինդ, հեղուկ և գազային:

Երկայնական ալիքների օրինակներ են ալիքները առաձգական ձողում կամ ձայնային ալիքները գազերում:

Լայնակի ալիքներ

ՍԱՀՄԱՆՈՒՄ

Լայնակի ալիք– սա ալիք է, որի տարածման ժամանակ միջավայրի մասնիկները տեղաշարժվում են ալիքի տարածմանը ուղղահայաց ուղղությամբ (նկ. 1, բ)։

Լայնակի ալիքի պատճառը միջավայրի մի շերտի կտրվածքային դեֆորմացիան է մյուսի նկատմամբ: Երբ լայնակի ալիքը տարածվում է միջավայրի միջով, ձևավորվում են գագաթներ և գոգավորություններ: Հեղուկներն ու գազերը, ի տարբերություն պինդ մարմինների, չունեն առաձգականություն շերտերի կտրվածքի նկատմամբ, այսինքն. մի դիմադրեք ձևի փոփոխությանը. Ուստի լայնակի ալիքները կարող են տարածվել միայն պինդ մարմիններում։

Լայնակի ալիքների օրինակներ են ալիքները, որոնք շարժվում են ձգված պարանի կամ պարանի երկայնքով:

Հեղուկի մակերեսի ալիքները ոչ երկայնական են, ոչ լայնակի: Եթե ​​դուք բոց նետեք ջրի մակերեսին, ապա կարող եք տեսնել, որ այն շարժվում է, օրորվելով ալիքների վրա, շրջանաձև ձևով: Այսպիսով, հեղուկի մակերեսի ալիքն ունի ինչպես լայնակի, այնպես էլ երկայնական բաղադրիչներ: Ալիքները կարող են հայտնվել նաև հեղուկի մակերեսին հատուկ տեսակ- այսպես կոչված մակերեսային ալիքներ. Դրանք առաջանում են գործողության և ուժի արդյունքում մակերեսային լարվածություն.

Խնդիրների լուծման օրինակներ

ՕՐԻՆԱԿ 1

Երբ մասնիկների թրթռումները գրգռվում են պինդ, հեղուկ կամ գազային միջավայրի ցանկացած վայրում, միջավայրի ատոմների և մոլեկուլների փոխազդեցության արդյունքը վերջավոր արագությամբ տատանումների փոխանցումն է մի կետից մյուսը։

Սահմանում 1

Ալիքմիջավայրում թրթռումների տարածման գործընթացն է։

Առանձնացվում են մեխանիկական ալիքների հետևյալ տեսակները.

Սահմանում 2

Լայնակի ալիքՄիջավայրի մասնիկները տեղաշարժվում են մեխանիկական ալիքի տարածման ուղղությանը ուղղահայաց ուղղությամբ:

Օրինակ՝ լարերի կամ ռետինե ժապավենի երկայնքով ձգվող ալիքներ (Նկար 2, 6, 1);

Սահմանում 3

Երկայնական ալիքՄիջավայրի մասնիկները տեղաշարժվում են մեխանիկական ալիքի տարածման ուղղությամբ։

Օրինակ՝ ալիքներ, որոնք տարածվում են գազի կամ առաձգական ձողի մեջ (Նկար 2, 6, 2):

Հետաքրքիր է, որ հեղուկի մակերեսի ալիքները ներառում են ինչպես լայնակի, այնպես էլ երկայնական բաղադրիչներ:

Ծանոթագրություն 1

Մի կարևոր պարզաբանում նշենք՝ երբ մեխանիկական ալիքներտարածվում են, փոխանցում են էներգիա, ձևավորում, բայց զանգված չեն փոխանցում, այսինքն. Երկու տեսակի ալիքներում էլ նյութի փոխանցում ալիքի տարածման ուղղությամբ չկա։ Տարածվելիս միջավայրի մասնիկները տատանվում են իրենց հավասարակշռության դիրքերի շուրջ։ Այս դեպքում, ինչպես արդեն ասացինք, ալիքները փոխանցում են էներգիա, մասնավորապես թրթռումների էներգիան միջավայրի մի կետից մյուսը:

Նկար 2. 6. 1 . Լարվածության մեջ ռետինե ժապավենի երկայնքով լայնակի ալիքի տարածում:

Նկար 2. 6. 2. Երկայնական ալիքի տարածում առաձգական ձողի երկայնքով:

Մեխանիկական ալիքների բնորոշ առանձնահատկությունը նյութական միջավայրում դրանց տարածումն է, ի տարբերություն, օրինակ, լույսի ալիքների, որոնք կարող են տարածվել դատարկության մեջ։ Մեխանիկական ալիքի իմպուլսի առաջացման համար անհրաժեշտ է միջավայր, որն ունի կինետիկ և պոտենցիալ էներգիա պահելու հատկություն. միջավայրը պետք է ունենա իներտ և առաձգական հատկություններ: Իրական միջավայրում այս հատկությունները բաշխվում են ամբողջ ծավալով: Օրինակ, պինդ մարմնի յուրաքանչյուր փոքր տարր ունի բնորոշ զանգված և առաձգականություն: Նման մարմնի ամենապարզ միաչափ մոդելը գնդերի և զսպանակների հավաքածուն է (Նկար 2, 6, 3):

Նկար 2. 6. 3. Պինդ մարմնի ամենապարզ միաչափ մոդելը։

Այս մոդելում առանձնացված են իներտ և առաձգական հատկությունները: Գնդակներն ունեն զանգված մ, իսկ զսպանակները կոշտության կ. Այդպիսին պարզ մոդելհնարավորություն է տալիս նկարագրել երկայնական և լայնակի մեխանիկական ալիքների տարածումը պինդ մարմնում։ Երբ երկայնական ալիքը տարածվում է, գնդիկները տեղաշարժվում են շղթայի երկայնքով, իսկ աղբյուրները ձգվում կամ սեղմվում են, ինչը առաձգական կամ սեղմող դեֆորմացիա է։ Եթե ​​նման դեֆորմացիան տեղի է ունենում հեղուկ կամ գազային միջավայրում, ապա այն ուղեկցվում է խտացումով կամ հազվադեպությամբ:

Ծանոթագրություն 2

Երկայնական ալիքների տարբերակիչ առանձնահատկությունն այն է, որ դրանք կարող են տարածվել ցանկացած միջավայրում՝ պինդ, հեղուկ և գազային:

Եթե ​​պինդ մարմնի նշված մոդելում մեկ կամ մի քանի գնդակներ ստանում են ամբողջ շղթային ուղղահայաց տեղաշարժ, ապա կարելի է խոսել կտրվածքի դեֆորմացիայի առաջացման մասին։ Զսպանակները, որոնք դեֆորմացվել են տեղաշարժի հետևանքով, հակված են տեղափոխված մասնիկները վերադարձնել հավասարակշռության դիրքին, իսկ մոտակա չտեղահանված մասնիկները կսկսեն ենթարկվել առաձգական ուժերի ազդեցությանը, որոնք հակված են շեղել այդ մասնիկները հավասարակշռության դիրքից: Արդյունքը կլինի լայնակի ալիքի տեսքը շղթայի երկայնքով ուղղությամբ:

Հեղուկ կամ գազային միջավայրում առաձգական կտրվածքային դեֆորմացիա չի առաջանում: Հեղուկի կամ գազի մեկ շերտի տեղաշարժը հարակից շերտի նկատմամբ որոշակի հեռավորությամբ չի հանգեցնի շերտերի միջև սահմանին շոշափող ուժերի ի հայտ գալուն: Ուժերը, որոնք գործում են հեղուկի և պինդի սահմանին, ինչպես նաև հեղուկի հարակից շերտերի միջև եղած ուժերը, միշտ ուղղվում են նորմալ սահմանին. դրանք ճնշման ուժեր են: Նույնը կարելի է ասել գազային միջավայրի մասին։

Ծանոթագրություն 3

Այսպիսով, լայնակի ալիքների հայտնվելն անհնար է հեղուկ կամ գազային միջավայրում:

Առնչությամբ գործնական կիրառությունԱռանձնահատուկ հետաքրքրություն են ներկայացնում պարզ ներդաշնակ կամ սինուսային ալիքները: Դրանք բնութագրվում են մասնիկների թրթռումների A ամպլիտուդով, f հաճախականությամբ և λ ալիքի երկարությամբ։ Սինուսոիդային ալիքները տարածվում են միատարր միջավայրերում մի քանիսի հետ հաստատուն արագություն υ .

Եկեք գրենք արտահայտություն, որը ցույց է տալիս միջավայրի մասնիկների y (x, t) տեղաշարժի կախվածությունը հավասարակշռության դիրքից սինուսային ալիքում x կոորդինատի վրա O X առանցքի վրա, որի երկայնքով ալիքը տարածվում է, և t ժամանակից.

y (x, t) = A cos ω t - x υ = A cos ω t - k x.

Վերոնշյալ արտահայտության մեջ k = ω υ այսպես կոչված ալիքի թիվն է, իսկ ω = 2 π f-ը շրջանաձև հաճախականությունն է։

Նկար 2. 6. 4-ը ցույց է տալիս լայնակի ալիքի «պատկերներ» t և t + Δt ժամանակներում: Ժամանակի Δt ալիքը շարժվում է O X առանցքի երկայնքով մինչև υ Δt հեռավորությունը: Նման ալիքները կոչվում են ճամփորդող ալիքներ:

Նկար 2. 6. 4 . Ճանապարհորդող սինուսային ալիքի «պատկերներ» ժամանակի ընթացքում t և t + Δt.

Սահմանում 4

Ալիքի երկարությունλ-ն առանցքի երկու հարակից կետերի հեռավորությունն է O Xտատանվում է նույն փուլերում:

Հեռավորությունը, որի արժեքը λ ալիքի երկարությունն է, ալիքը անցնում է T ժամանակահատվածում։ Այսպիսով, ալիքի երկարության բանաձևն ունի ձև՝ λ = υ T, որտեղ υ-ն ալիքի տարածման արագությունն է։

t ժամանակի ընթացքում կոորդինատը փոխվում է ալիքի պրոցեսը ցուցադրող գրաֆիկի ցանկացած կետի x (օրինակ՝ A կետը Նկար 2-ում. 6. 4), մինչդեռ ω t – k x արտահայտության արժեքը մնում է անփոփոխ: Δt ժամանակից հետո A կետը կշարժվի առանցքի երկայնքով O Xինչ-որ հեռավորության վրա Δ x = υ Δ t. Այսպիսով.

ω t - k x = ω (t + ∆ t) - k (x + ∆ x) = c o n s t կամ ω ∆ t = k ∆ x.

Այս արտահայտությունից հետևում է.

υ = ∆ x ∆ t = ω k կամ k = 2 π λ = ω υ.

Ակնհայտ է դառնում, որ շրջող սինուսային ալիքը կրկնակի պարբերականություն ունի՝ ժամանակի և տարածության մեջ: Ժամանակահատվածը հավասար է միջավայրի մասնիկների T տատանումների ժամանակաշրջանին, իսկ տարածական շրջանը՝ λ ալիքի երկարությանը։

Սահմանում 5

Ալիքի համարը k = 2 π λ շրջանաձեւ հաճախականության ω = - 2 π T տարածական անալոգն է:

Ընդգծենք, որ y (x, t) = A cos ω t + k x հավասարումը սինուսային ալիքի նկարագրությունն է, որը տարածվում է առանցքի ուղղությանը հակառակ ուղղությամբ։ O X, արագությամբ υ = - ω k.

Երբ շրջող ալիքը տարածվում է, միջավայրի բոլոր մասնիկները ներդաշնակորեն տատանվում են որոշակի հաճախականությամբ ω։ Սա նշանակում է, որ, ինչպես պարզ տատանողական պրոցեսում, միջին պոտենցիալ էներգիան, որը միջավայրի որոշակի ծավալի պաշարն է, նույն ծավալի միջին կինետիկ էներգիան է՝ տատանման ամպլիտուդի քառակուսու համաչափ։

Ծանոթագրություն 4

Վերոնշյալից կարելի է եզրակացնել, որ երբ շրջող ալիքը տարածվում է, էներգիայի հոսք է առաջանում ալիքի արագությանը և դրա ամպլիտուդության քառակուսուն համաչափ:

Շրջող ալիքները միջավայրում շարժվում են որոշակի արագություններով՝ կախված ալիքի տեսակից, միջավայրի իներտ և առաձգական հատկություններից։

Արագությունը, որով լայնակի ալիքները տարածվում են ձգված լարով կամ ռետինով, կախված է գծային μ զանգվածից (կամ զանգվածից մեկ միավորի երկարության համար) և լարվածության ուժից։ Տ:

Արագությունը, որով երկայնական ալիքներտարածվում է անսահման միջավայրում, որը հաշվարկվում է այնպիսի մեծությունների մասնակցությամբ, ինչպիսիք են ρ միջավայրի խտությունը (կամ զանգվածը մեկ միավորի ծավալով) և սեղմման մոդուլը Բ(հավասար է Δ p ճնշման փոփոխության և Δ V V ծավալի հարաբերական փոփոխության միջև համաչափության գործակցին, որը վերցված է հակառակ նշանով).

∆ p = - B ∆ V V.

Այսպիսով, անսահման միջավայրում երկայնական ալիքների տարածման արագությունը որոշվում է բանաձևով.

Օրինակ 1

20 ° C ջերմաստիճանի դեպքում ջրում երկայնական ալիքների տարածման արագությունը υ ≈ 1480 մ/վ է, պողպատի տարբեր տեսակներում՝ υ ≈ 5 – 6 կմ/վ։

Եթե մենք խոսում ենքառաձգական ձողերով տարածվող երկայնական ալիքների մասին, ալիքի արագության բանաձեւը պարունակում է ոչ թե միատեսակ սեղմման մոդուլը, այլ Յանգի մոդուլը.

Պողպատի համար տարբերությունը Ե-ից Բաննշան, բայց այլ նյութերի համար այն կարող է լինել 20–30% կամ ավելի։

Նկար 2. 6. 5 . Երկայնական և լայնակի ալիքների մոդել.

Ենթադրենք, որ մեխանիկական ալիքը, որը տարածվել է որոշակի միջավայրում, իր ճանապարհին բախվում է ինչ-որ խոչընդոտի. այս դեպքում նրա վարքագծի բնույթը կտրուկ կփոխվի։ Օրինակ, երկու տարբեր լրատվամիջոցների միջերեսում մեխանիկական հատկություններալիքը մասամբ կարտացոլվի և մասամբ կներթափանցի երկրորդ միջավայր: Ռետինե ժապավենի կամ պարանի երկայնքով հոսող ալիքը կարտացոլվի ֆիքսված ծայրից, և կհայտնվի հակաալիք: Եթե ​​լարային երկու ծայրերը ֆիքսված են, ապա կառաջանան բարդ թրթռումներ, որոնք հակադիր ուղղություններով տարածվող երկու ալիքների սուպերպոզիցիայով (գերդիրքավորման) արդյունք են և ծայրերում արտացոլումներ ու վերաարտացոլումներ են ապրում։ Ահա թե ինչպես են «աշխատում» բոլոր լարերի լարերը. Երաժշտական ​​գործիքներ, ամրացված երկու ծայրերում: Նմանատիպ գործընթաց տեղի է ունենում փողային գործիքների, մասնավորապես երգեհոնային խողովակների ձայնի դեպքում:

Եթե ​​լարերի երկայնքով հակադիր ուղղություններով տարածվող ալիքներն ունեն սինուսոիդային ձև, ապա որոշակի պայմաններում դրանք կազմում են կանգուն ալիք:

Ենթադրենք, l երկարությամբ շարանը ամրագրված է այնպես, որ նրա ծայրերից մեկը գտնվում է x = 0 կետում, իսկ մյուսը՝ x 1 = L կետում (Նկար 2. 6. 6): Լարի մեջ լարվածություն կա Տ.

Նկարչություն 2 . 6 . 6 . Երկու ծայրերում ամրացված լարով կանգնած ալիքի տեսքը:

Նույն հաճախականությամբ երկու ալիքներ միաժամանակ անցնում են լարային երկայնքով հակառակ ուղղություններով.

• y 1 (x, t) = A cos (ω t + k x) – աջից ձախ տարածվող ալիք;
• y 2 (x, t) = A cos (ω t - k x) – ձախից աջ տարածվող ալիք:

x = 0 կետը տողի ֆիքսված ծայրերից մեկն է. այս պահին y 1 անկման ալիքը արտացոլման արդյունքում ստեղծում է y 2 ալիք: Անդրադառնալով ֆիքսված ծայրից՝ արտացոլված ալիքը մտնում է հակափուլ՝ ընկածի հետ: Սուպերպոզիցիայի սկզբունքի համաձայն (որը փորձարարական փաստ է) ամփոփվում են լարային բոլոր կետերում հակատարածվող ալիքների ստեղծած թրթռումները։ Վերոնշյալից հետևում է, որ յուրաքանչյուր կետում վերջնական տատանումը որոշվում է որպես առանձին y 1 և y 2 ալիքների կողմից առաջացած տատանումների գումար: Այսպիսով.

y = y 1 (x, t) + y 2 (x, t) = (- 2 A sin ω t) sin k x.

Տրված արտահայտությունը կանգնած ալիքի նկարագրություն է։ Ներկայացնենք մի քանի հասկացություններ, որոնք կիրառելի են այնպիսի երևույթի համար, ինչպիսին է կանգուն ալիքը։

Սահմանում 6

Հանգույցներ- անշարժության կետերը կանգնած ալիքում:

Անտինոդներ- կետեր, որոնք գտնվում են հանգույցների միջև և տատանվում են առավելագույն ամպլիտուդով:

Եթե ​​հետևենք այս սահմանումներին, որպեսզի կանգուն ալիք առաջանա, տողի երկու ֆիքսված ծայրերը պետք է լինեն հանգույցներ: Նախկինում նշված բանաձեւը համապատասխանում է այս պայմանին ձախ վերջում (x = 0): Որպեսզի պայմանը բավարարվի աջ ծայրում (x = L), անհրաժեշտ է, որ k L = n π, որտեղ n-ը ցանկացած ամբողջ թիվ է: Վերոնշյալից կարելի է եզրակացնել, որ լարում կանգնած ալիքը միշտ չէ, որ հայտնվում է, բայց միայն այն ժամանակ, երբ երկարությունը Լտողը հավասար է կիսաալիքների երկարությունների ամբողջ թվին.

l = n λ n 2 կամ λ n = 2 l n (n = 1, 2, 3, ...) .

Ալիքի երկարության արժեքների մի շարք λ n համապատասխանում է հնարավոր հաճախականությունների մի շարքին զ

f n = υ λ n = n υ 2 l = n f 1 .

Այս նշումով υ = T μ արագությունն է, որով լայնակի ալիքները տարածվում են լարային երկայնքով:

Սահմանում 7

f n հաճախականություններից յուրաքանչյուրը և լարային թրթիռի հարակից տեսակը կոչվում է նորմալ ռեժիմ: Ամենափոքր հաճախականությունը f 1 կոչվում է հիմնական հաճախականություն, մնացած բոլորը (f 2, f 3, ...) կոչվում են ներդաշնակություն:

Նկար 2. 6. Նկար 6-ը ցույց է տալիս n = 2-ի նորմալ ռեժիմը:

Կանգնած ալիքը էներգիայի հոսք չունի: Երկու հարակից հանգույցների միջև լարային հատվածում «կողպված» թրթռման էներգիան չի փոխանցվում լարերի մնացած հատվածին: Յուրաքանչյուր այդպիսի հատվածում կա պարբերական (յուրաքանչյուր ժամանակահատվածում երկու անգամ) Տ) կինետիկ էներգիայի փոխակերպումը պոտենցիալ էներգիայի և հակառակը՝ սովորական տատանողական համակարգի նման։ Այնուամենայնիվ, այստեղ տարբերություն կա. եթե զսպանակի կամ ճոճանակի վրա բեռը ունի մեկ բնական հաճախականություն f 0 = ω 0 2 π, ապա լարը բնութագրվում է անսահման թվով բնական (ռեզոնանսային) հաճախականությունների առկայությամբ f n: . Նկար 2-ում: 6. Նկար 7-ը ցույց է տալիս կանգնած ալիքների մի քանի տարբերակներ երկու ծայրերում ամրացված լարով:

Նկար 2. 6. 7. Երկու ծայրերում ամրացված լարերի թրթռման առաջին հինգ նորմալ ռեժիմները:

Սուպերպոզիցիայի սկզբունքի համաձայն կանգնած ալիքներ տարբեր տեսակներ(Հետ տարբեր իմաստներ n) ունակ են միաժամանակ ներկա գտնվել լարային թրթռումներին։

Նկար 2. 6. 8 . Լարի նորմալ ռեժիմների մոդել:

Եթե ​​տեքստում սխալ եք նկատել, ընդգծեք այն և սեղմեք Ctrl+Enter

Դասախոսություն – 14. Մեխանիկական ալիքներ.

2. Մեխանիկական ալիք.

3. Մեխանիկական ալիքների աղբյուր։

4. Ալիքների կետային աղբյուր։

5. Լայնակի ալիք.

6. Երկայնական ալիք.

7. Ալիքի ճակատ.

9. Պարբերական ալիքներ.

10. Հարմոնիկ ալիք.

11. Ալիքի երկարություն.

12. Տարածման արագություն.

13. Ալիքի արագության կախվածությունը միջավայրի հատկություններից:

14. Հյուգենսի սկզբունքը.

15. Ալիքների արտացոլումը և բեկումը:

16. Ալիքի անդրադարձման օրենքը.

17. Ալիքի բեկման օրենքը.

18. Հարթ ալիքի հավասարումը.

19. Ալիքի էներգիան և ինտենսիվությունը:

20. Սուպերպոզիցիայի սկզբունքը.

21. Համահունչ տատանումներ.

22. Համահունչ ալիքներ.

23. Ալիքների միջամտություն. ա) միջամտության առավելագույն պայման, բ) միջամտության նվազագույն պայման:

24. Միջամտություն և էներգիայի պահպանման օրենքը.

25. Ալիքի դիֆրակցիա.

26. Հյուգենս-Ֆրենսելի սկզբունքը.

27. Բեւեռացված ալիք.

29. Ձայնի ծավալը.

30. Ձայնի բարձրություն.

31. Ձայնի տեմբր.

32. Ուլտրաձայնային.

33. Ինֆրաձայն.

34. Դոպլերի էֆեկտ.

1.Ալիք -Սա տարածության մեջ ցանկացած ֆիզիկական մեծության թրթռումների տարածման գործընթացն է։ Օրինակ, ձայնային ալիքները գազերում կամ հեղուկներում ներկայացնում են ճնշման և խտության տատանումների տարածումը այս միջավայրերում: Էլեկտրամագնիսական ալիքը տարածության մեջ էլեկտրական մագնիսական դաշտերի ուժգնությամբ տատանումների տարածման գործընթացն է։

Էներգիան և իմպուլսը տիեզերքում կարող են փոխանցվել նյութի փոխանցման միջոցով: Ցանկացած շարժվող մարմին ունի կինետիկ էներգիա: Ուստի նյութի տեղափոխման միջոցով այն փոխանցում է կինետիկ էներգիա։ Նույն մարմինը, տաքանալով, շարժվելով տարածության մեջ, փոխանցում է ջերմային էներգիա՝ փոխանցելով նյութը։

Առաձգական միջավայրի մասնիկները փոխկապակցված են: Խանգարումներ, այսինքն. Մեկ մասնիկի հավասարակշռության դիրքից շեղումները փոխանցվում են հարևան մասնիկներին, այսինքն. էներգիան և իմպուլսը փոխանցվում են մեկ մասնիկից հարևան մասնիկներին, մինչդեռ յուրաքանչյուր մասնիկ մնում է իր հավասարակշռության դիրքի մոտ: Այսպիսով, էներգիան և իմպուլսը շղթայի երկայնքով փոխանցվում են մի մասնիկից մյուսը, և նյութի փոխանցում չի կատարվում:

Այսպիսով, ալիքային գործընթացը տիեզերքում էներգիայի և իմպուլսի փոխանցման գործընթաց է՝ առանց նյութի փոխանցման:

2. Մեխանիկական ալիք կամ առաձգական ալիք– առաձգական միջավայրում տարածվող խանգարում (տատանում): Առաձգական միջավայրը, որտեղ մեխանիկական ալիքները տարածվում են, օդը, ջուրը, փայտը, մետաղները և այլ առաձգական նյութեր են: Էլաստիկ ալիքները կոչվում են ձայնային ալիքներ:

3. Մեխանիկական ալիքների աղբյուր- մարմին, որը կատարում է տատանողական շարժում, երբ գտնվում է առաձգական միջավայրում, օրինակ՝ թրթռացող թյունինգի պատառաքաղներ, լարեր, ձայնալարեր։

4. Կետային ալիքի աղբյուր -ալիքի աղբյուր, որի չափը կարելի է անտեսել՝ համեմատած այն տարածության հետ, որով տարածվում է ալիքը։

5. լայնակի ալիք -ալիք, որում միջավայրի մասնիկները տատանվում են ալիքի տարածման ուղղությանը ուղղահայաց ուղղությամբ։ Օրինակ, ջրի մակերեսի ալիքները լայնակի ալիքներ են, քանի որ Ջրի մասնիկների թրթռումները տեղի են ունենում ջրի մակերեսի ուղղությանը ուղղահայաց ուղղությամբ, և ալիքը տարածվում է ջրի մակերևույթի երկայնքով: Լարի երկայնքով տարածվում է լայնակի ալիք, որի մի ծայրը ամրացված է, մյուսը տատանվում է ուղղահայաց հարթության վրա։

Լայնակի ալիքը կարող է տարածվել միայն տարբեր լրատվամիջոցների միջերեսի երկայնքով:

6. Երկայնական ալիք -ալիք, որում տատանումներ են տեղի ունենում ալիքի տարածման ուղղությամբ։ Երկայնական ալիքը տեղի է ունենում երկար պարուրաձև զսպանակում, եթե մի ծայրը ենթարկվում է աղբյուրի երկայնքով ուղղված պարբերական խանգարումների: Զսպանակի երկայնքով հոսող առաձգական ալիքը ներկայացնում է սեղմման և երկարաձգման տարածվող հաջորդականությունը (Նկար 88):

Երկայնական ալիքը կարող է տարածվել միայն առաձգական միջավայրի ներսում, օրինակ՝ օդում, ջրի մեջ։ IN պինդ նյութերիսկ հեղուկների մեջ և՛ լայնակի, և՛ երկայնական ալիքները կարող են միաժամանակ տարածվել, քանի որ պինդ և հեղուկը միշտ սահմանափակվում են մակերեսով` երկու միջավայրերի միջերեսով: Օրինակ, եթե պողպատե ձողը մուրճով հարվածում է ծայրին, ապա դրա մեջ կսկսի տարածվել առաձգական դեֆորմացիա։ Ձողի մակերևույթով կանցնի լայնակի ալիք, իսկ ներսում կտարածվի երկայնական ալիք (միջավայրի սեղմում և հազվադեպացում) (նկ. 89):

7. Ալիքի ճակատ (ալիքի մակերես)- նույն փուլերում տատանվող կետերի երկրաչափական տեղանքը: Ալիքի մակերևույթի վրա ժամանակի դիտարկված պահին տատանվող կետերի փուլերն ունեն նույն արժեքը: Եթե ​​քար եք նետում հանգիստ լիճը, ապա շրջանագծի տեսքով լայնակի ալիքներ կսկսեն տարածվել լճի մակերեսով այն վայրից, որտեղ այն ընկել է, կենտրոնը՝ քարի ընկնելու վայրում: Այս օրինակում ալիքի ճակատը շրջան է:

Գնդաձև ալիքում ալիքի ճակատը գունդ է: Նման ալիքները առաջանում են կետային աղբյուրների կողմից:

Աղբյուրից շատ մեծ հեռավորությունների դեպքում ճակատի կորությունը կարող է անտեսվել, իսկ ալիքի ճակատը կարելի է համարել հարթ: Այս դեպքում ալիքը կոչվում է հարթություն:

8. Ճառագայթ – ուղիղգիծը նորմալ է ալիքի մակերեսին: Գնդաձեւ ալիքում ճառագայթներն ուղղվում են գնդերի շառավիղներով կենտրոնից, որտեղ գտնվում է ալիքների աղբյուրը (նկ. 90)։

Հարթ ալիքում ճառագայթներն ուղղվում են ճակատային մակերեսին ուղղահայաց (նկ. 91):

9. Պարբերական ալիքներ.Ալիքների մասին խոսելիս նկատի ունեինք տարածության մեջ տարածվող մեկ խանգարում։

Եթե ​​ալիքների աղբյուրը կատարում է շարունակական տատանումներ, ապա միջավայրում հայտնվում են մեկը մյուսի հետևից շարժվող առաձգական ալիքներ։ Նման ալիքները կոչվում են պարբերական:

10. Հարմոնիկ ալիք- ներդաշնակ տատանումների արդյունքում առաջացած ալիք: Եթե ​​ալիքի աղբյուրը կատարում է ներդաշնակ տատանումներ, ապա այն առաջացնում է ներդաշնակ ալիքներ՝ ալիքներ, որոնցում մասնիկները թրթռում են ներդաշնակ օրենքի համաձայն:

11. Ալիքի երկարություն.Թող ներդաշնակ ալիքը տարածվի OX առանցքի երկայնքով, և դրանում տատանումներ տեղի ունենան OY առանցքի ուղղությամբ: Այս ալիքը լայնակի է և կարող է պատկերվել որպես սինուսային ալիք (նկ. 92):

Նման ալիք կարելի է ստանալ՝ լարերի ազատ ծայրի ուղղահայաց հարթությունում թրթռումներ առաջացնելով։

Ալիքի երկարությունը երկու ամենամոտ կետերի միջև եղած հեռավորությունն է A և B,տատանվելով նույն փուլերում (նկ. 92):

12. Ալիքի տարածման արագությունը- ֆիզիկական մեծություն, որը թվայինորեն հավասար է տարածության մեջ թրթռումների տարածման արագությանը: Սկսած Նկ. 92 հետևում է, որ այն ժամանակը, որի ընթացքում տատանումը տարածվում է կետից կետ Ադեպի կետ IN, այսինքն. հեռավորության վրա ալիքի երկարությունը հավասար է տատանումների ժամանակաշրջանին: Այսպիսով, ալիքի տարածման արագությունը հավասար է

13. Ալիքի տարածման արագության կախվածությունը միջավայրի հատկություններից. Տատանումների հաճախականությունը, երբ առաջանում է ալիք, կախված է միայն ալիքի աղբյուրի հատկություններից և կախված չէ միջավայրի հատկություններից։ Ալիքի տարածման արագությունը կախված է միջավայրի հատկություններից։ Հետևաբար, ալիքի երկարությունը փոխվում է երկու տարբեր լրատվամիջոցների միջև միջերեսը հատելիս: Ալիքի արագությունը կախված է միջավայրի ատոմների և մոլեկուլների միջև կապից։ Հեղուկների և պինդ մարմինների ատոմների և մոլեկուլների միջև կապը շատ ավելի ամուր է, քան գազերում: Հետևաբար, հեղուկների և պինդ մարմինների մեջ ձայնային ալիքների արագությունը շատ ավելի մեծ է, քան գազերում: Օդում ձայնի արագությունը ժամը նորմալ պայմաններհավասար է 340, ջրում՝ 1500, իսկ պողպատում՝ 6000։

Գազերում մոլեկուլների ջերմային շարժման միջին արագությունը նվազում է ջերմաստիճանի նվազման հետ և, որպես հետևանք, գազերում ալիքի տարածման արագությունը նվազում է։ Ավելի խիտ և հետևաբար ավելի իներտ միջավայրում ալիքի արագությունն ավելի ցածր է: Եթե ​​ձայնը տարածվում է օդում, ապա դրա արագությունը կախված է օդի խտությունից: Այնտեղ, որտեղ օդի խտությունն ավելի մեծ է, ձայնի արագությունն ավելի փոքր է: Եվ հակառակը, որտեղ օդի խտությունը փոքր է, ձայնի արագությունն ավելի մեծ է։ Արդյունքում, երբ ձայնը տարածվում է, ալիքի ճակատը աղավաղվում է: Ճահճից կամ լճից վեր, հատկապես երեկոյան ժամերին, ջրի գոլորշիների պատճառով մակերեսի մոտ օդի խտությունը ավելի մեծ է, քան որոշակի բարձրության վրա։ Հետեւաբար, ջրի մակերեւույթի մոտ ձայնի արագությունը փոքր է, քան որոշակի բարձրության վրա: Արդյունքում ալիքի ճակատը բացվում է այնպես, որ վերին մասճակատն ավելի ու ավելի է թեքվում դեպի լճի մակերեսը։ Պարզվում է, որ լճի մակերևույթի երկայնքով ընթացող ալիքի էներգիան և լճի մակերևույթին անկյան տակ ընթացող ալիքի էներգիան գումարվում են: Հետևաբար, երեկոյան ձայնը լավ է անցնում լճի միջով: Նույնիսկ դիմացի ափին կանգնած հանգիստ խոսակցություն է լսվում։

14. Հյուգենսի սկզբունքը– մակերեսի յուրաքանչյուր կետ, որին ալիքը հասել է տվյալ պահին, երկրորդական ալիքների աղբյուր է: Բոլոր երկրորդական ալիքների ճակատներին շոշափող մակերես գծելով՝ մենք ստանում ենք ալիքի ճակատը ժամանակի հաջորդ պահին:

Դիտարկենք, օրինակ, մի կետից ջրի մակերևույթի երկայնքով տարածվող ալիքը ՄԱՍԻՆ(նկ.93) Թողեք ժամանակի պահին տճակատն ուներ շառավղով շրջանագծի ձև Ռկենտրոնացած մի կետի վրա ՄԱՍԻՆ. Ժամանակի հաջորդ պահին յուրաքանչյուր երկրորդական ալիք կունենա շառավղով շրջանագծի տեսքով ճակատ, որտեղ Վ- ալիքի տարածման արագությունը. Երկրորդային ալիքների ճակատներին շոշափող մակերևույթ գծելով՝ մենք ստանում ենք ալիքի ճակատը ժամանակի պահին (նկ. 93):

Եթե ​​ալիքը տարածվում է շարունակական միջավայրում, ապա ալիքի ճակատը գնդիկ է։

15. Ալիքների արտացոլումը և բեկումը:Երբ ալիքը ընկնում է երկու տարբեր միջավայրերի միջերեսի վրա, այս մակերեսի յուրաքանչյուր կետ, Հյուգենսի սկզբունքի համաձայն, դառնում է մակերեսի երկու կողմերում տարածվող երկրորդական ալիքների աղբյուր։ Հետևաբար, երկու լրատվամիջոցների միջև միջերեսը հատելիս ալիքը մասամբ արտացոլվում է և մասամբ անցնում այս մակերեսով: Որովհետեւ Քանի որ լրատվամիջոցները տարբեր են, դրանցում ալիքների արագությունը տարբեր է: Հետևաբար, երկու լրատվամիջոցների միջև միջերեսը հատելիս ալիքի տարածման ուղղությունը փոխվում է, այսինքն. տեղի է ունենում ալիքի բեկում. Եկեք դիտարկենք Հյուգենսի սկզբունքի հիման վրա արտացոլման և բեկման գործընթացն ու օրենքները։

16. Ալիքի արտացոլման օրենքը. Թող հարթ ալիքը ընկնի երկու տարբեր լրատվամիջոցների միջև հարթ միջերեսի վրա: Եկեք ընտրենք երկու ճառագայթների միջև ընկած հատվածը և (նկ. 94)

Անկյուն անկման անկյուն - ընկած ճառագայթի և միջերեսին ուղղահայաց անկյունը անկման կետում:

Անդրադարձի անկյունը անդրադարձված ճառագայթի և միջերեսին ուղղահայաց անկյունն է անկման կետում:

Այն պահին, երբ ճառագայթը հասնում է միջերեսի կետին, այս կետը կդառնա երկրորդական ալիքների աղբյուր: Ալիքի ճակատն այս պահին նշվում է ուղիղ գծի հատվածով AC(նկ.94): Հետևաբար, այս պահին ճառագայթը դեռ պետք է անցնի միջերեսի ճանապարհը ՆԵ. Թող ճառագայթը ժամանակի ընթացքում անցնի այս ճանապարհը: Միջադեպը և արտացոլված ճառագայթները տարածվում են միջերեսի մի կողմում, ուստի դրանց արագությունները նույնն են և հավասար Վ.Հետո .

Ժամանակի ընթացքում երկրորդական ալիքը կետից Ակգնա ճանապարհով. Հետևաբար. Ուղղանկյուն եռանկյուններև հավասար են, քանի որ - ընդհանուր հիպոթենուս և ոտքեր: Եռանկյունների հավասարությունից հետևում է անկյունների հավասարությունը . Բայց նաև, այսինքն. .

Այժմ ձևակերպենք ալիքի արտացոլման օրենքը. ընկնող ճառագայթ, անդրադարձված ճառագայթ , ուղղահայաց երկու կրիչների միջերեսին, որոնք վերականգնվել են անկման կետում, նրանք գտնվում են նույն հարթության վրա. անկման անկյունը հավասար անկյանարտացոլումներ.

17. Ալիքի բեկման օրենքը. Թող հարթ ալիքն անցնի երկու կրիչների միջև հարթ միջերեսով: Ավելինանկման անկյունը տարբերվում է զրոյից (նկ. 95):

Բեկման անկյունը բեկված ճառագայթի և միջերեսին ուղղահայաց անկյունն է, որը վերականգնվել է անկման կետում:

Նշենք նաև ալիքների տարածման արագությունը 1 և 2 միջավայրերում: Այն պահին, երբ ճառագայթը հասնում է կետի միջերեսին: Ա, այս կետը կդառնա երկրորդ միջավայրում՝ ճառագայթում տարածվող ալիքների աղբյուր, և ճառագայթը դեռ պետք է անցնի իր ճանապարհը դեպի մակերեսի մակերես։ Թող լինի այն ժամանակը, որին անհրաժեշտ է ճառագայթը ճանապարհորդելու համար NE,Հետո . Միևնույն ժամանակ, երկրորդ միջավայրում ճառագայթը կանցնի ճանապարհով: Որովհետեւ , ապա և .

Ընդհանուր հիպոթենուսով և =-ով եռանկյունները և ուղղանկյունները նման են միմյանց ուղղահայաց կողմերով անկյունների: Անկյունների համար և գրում ենք հետևյալ հավասարումները

.

Հաշվի առնելով, որ , , մենք ստանում ենք

Այժմ ձևակերպենք ալիքի բեկման օրենքը. Ընկնող ճառագայթը, բեկված ճառագայթը և երկու միջավայրերի միջերեսին ուղղահայացը, վերականգնված անկման կետում, գտնվում են նույն հարթության վրա. անկման անկյան սինուսի և բեկման անկյան սինուսի հարաբերությունը հաստատուն արժեք է երկու տվյալ միջավայրի համար և կոչվում է. հարաբերական ցուցանիշբեկում երկու տվյալ միջավայրի համար:

18. Հարթ ալիքի հավասարումը.Հեռավորության վրա գտնվող միջավայրի մասնիկներ Սալիքների աղբյուրից սկսում են տատանվել միայն այն ժամանակ, երբ ալիքը հասնում է դրան: Եթե Վալիքի տարածման արագությունն է, ապա տատանումները կսկսվեն ժամանակի ուշացումով

Եթե ​​ալիքների աղբյուրը տատանվում է ներդաշնակ օրենքի համաձայն, ապա հեռավորության վրա գտնվող մասնիկի համար ՍԱղբյուրից մենք գրում ենք տատանումների օրենքը ձևով

.

Մուտքագրենք արժեքը , կոչվում է ալիքի համար: Այն ցույց է տալիս, թե քանի ալիքի երկարություն է տեղավորվում երկարության միավորներին հավասար հեռավորության վրա: Այժմ հեռավորության վրա գտնվող միջավայրի մասնիկի տատանումների օրենքը Սսկզբնաղբյուրից կգրենք ձևով

.

Այս հավասարումը որոշում է տատանվող կետի տեղաշարժը՝ որպես ալիքի աղբյուրից ժամանակի և հեռավորության ֆունկցիա և կոչվում է հարթ ալիքի հավասարում։

19. Ալիքի էներգիան և ինտենսիվությունը. Յուրաքանչյուր մասնիկ, որին հասնում է ալիքը, թրթռում է և հետևաբար ունի էներգիա: Թող ամպլիտուդով ալիքը տարածվի առաձգական միջավայրի որոշակի ծավալով Աև ցիկլային հաճախականությունը: Սա նշանակում է, որ միջին թրթռման էներգիան այս ծավալում հավասար է

Որտեղ մ –միջավայրի հատկացված ծավալի զանգվածը.

Միջին խտությունըէներգիան (միջին ավելի քան ծավալը) ալիքի էներգիան է միջին ծավալի մեկ միավորի համար

, որտեղ է միջավայրի խտությունը։

Ալիքի ինտենսիվությունը- ֆիզիկական մեծություն, որը թվայինորեն հավասար է էներգիային, որը ալիքը փոխանցում է մեկ միավոր ժամանակի ընթացքում ալիքի տարածման ուղղությանը ուղղահայաց հարթության միավորի տարածքով (ալիքի ճակատի միավորի տարածքով), այսինքն.

.

Միջին ալիքի հզորությունը միջին ընդհանուր էներգիան է, որը փոխանցվում է ալիքի մեկ միավոր ժամանակում մակերեսով մակերեսով Ս. Մենք ստանում ենք միջին ալիքի հզորությունը՝ բազմապատկելով ալիքի ինտենսիվությունը տարածքով Ս

20.Սուպերպոզիցիայի (վերածման) սկզբունքը.Եթե ​​երկու կամ ավելի աղբյուրների ալիքները տարածվում են առաձգական միջավայրում, ապա, ինչպես ցույց են տալիս դիտարկումները, ալիքներն անցնում են մեկը մյուսի միջով` ընդհանրապես չազդելով միմյանց վրա: Այսինքն՝ ալիքները չեն փոխազդում միմյանց հետ։ Սա բացատրվում է նրանով, որ առաձգական դեֆորմացիայի սահմաններում մի ուղղությամբ սեղմումը և ձգումը որևէ կերպ չեն ազդում այլ ուղղություններով առաձգական հատկությունների վրա։

Այսպիսով, միջավայրի յուրաքանչյուր կետ, որտեղ երկու կամ ավելի ալիքներ են հասնում, մասնակցում է յուրաքանչյուր ալիքի առաջացրած տատանումներին: Այս դեպքում միջավայրի մասնիկի առաջացած տեղաշարժը ցանկացած պահի հավասար է տատանումների արդյունքում առաջացած յուրաքանչյուր պրոցեսից առաջացած տեղաշարժերի երկրաչափական գումարին: Սա է թրթռումների սուպերպոզիցիային կամ սուպերպոզիցիոն սկզբունքի էությունը։

Տատանումների ավելացման արդյունքը կախված է առաջացող տատանողական պրոցեսների ամպլիտուդից, հաճախականությունից և փուլային տարբերությունից։

21. Համահունչ տատանումներ –ժամանակի ընթացքում նույն հաճախականությամբ և մշտական ​​փուլային տարբերությամբ տատանումներ:

22.Համահունչ ալիքներ– նույն հաճախականությամբ կամ նույն ալիքի երկարությամբ ալիքներ, որոնց փուլային տարբերությունը տարածության տվյալ կետում ժամանակի մեջ մնում է հաստատուն։

23.Ալիքային միջամտություն- առաջացող ալիքի ամպլիտուդության ավելացման կամ նվազման երևույթը, երբ երկու կամ ավելի համահունչ ալիքներ են վերադրվում:

Ա) . Միջամտության առավելագույն պայմաններ.Թող ալիքները երկու համահունչ աղբյուրներից հանդիպեն մի կետում Ա(նկ.96):

Միջին մասնիկների տեղաշարժերը մի կետում Ա, յուրաքանչյուր ալիքի պատճառով առանձին-առանձին, մենք կգրենք ըստ ալիքի հավասարման ձևի

որտեղ և, , - մի կետում ալիքների կողմից առաջացած տատանումների ամպլիտուդը և փուլը Աև - կետային հեռավորություններ, - այս հեռավորությունների տարբերությունը կամ ալիքների ընթացքի տարբերությունը:

Ալիքների ընթացքի տարբերության պատճառով երկրորդ ալիքը ուշանում է առաջինի համեմատ։ Սա նշանակում է, որ առաջին ալիքի տատանումների փուլը առաջ է երկրորդ ալիքի տատանումների փուլից, այսինքն. . Նրանց փուլային տարբերությունը ժամանակի ընթացքում մնում է անփոփոխ:

Բանին հասնելու համար Ամասնիկները տատանվում են առավելագույն ամպլիտուդով, երկու ալիքների գագաթները կամ դրանց տախտակները պետք է հասնեն կետին Ամիաժամանակ նույն փուլերում կամ փուլային տարբերությամբ, որտեղ n –ամբողջ թիվ, և - սինուսի և կոսինուսի ֆունկցիաների ժամանակաշրջանն է,

Այստեղ, հետևաբար, ձևի մեջ գրում ենք միջամտության առավելագույն պայմանը

Որտեղ է ամբողջ թիվը:

Այսպիսով, երբ համահունչ ալիքները վերադրվում են, արդյունքում առաջացող տատանումների ամպլիտուդը առավելագույնն է, եթե ալիքի ուղիների տարբերությունը հավասար է ալիքի երկարությունների ամբողջ թվին:

բ) Միջամտության նվազագույն պայման. Ստացված տատանման ամպլիտուդը մի կետում Անվազագույն է, եթե երկու համահունչ ալիքների գագաթն ու գագաթը միաժամանակ հասնեն այս կետին: Սա նշանակում է, որ հարյուր ալիքներ կժամանեն այս կետին հակափուլ, այսինքն. դրանց փուլային տարբերությունը հավասար է կամ , որտեղ ամբողջ թիվ է:

Միջամտության նվազագույն պայմանը ստանում ենք հանրահաշվական փոխակերպումներ իրականացնելով.

Այսպիսով, տատանումների ամպլիտուդը, երբ երկու համահունչ ալիքների վրա դրված են, նվազագույն է, եթե ալիքի ուղիների տարբերությունը հավասար է կիսաալիքների կենտ թվի:

24. Միջամտություն և էներգիայի պահպանման օրենքը:Երբ ալիքները միջամտում են ինտերֆերենցիայի մինիմումի վայրերում, արդյունքում առաջացող տատանումների էներգիան ավելի քիչ է, քան խանգարող ալիքների էներգիան: Բայց միջամտության մաքսիմումներում առաջացող տատանումների էներգիան գերազանցում է միջամտող ալիքների էներգիաների գումարը այնքանով, որքանով ինտերֆերենցիայի մինիմումներում էներգիան նվազել է։

Երբ ալիքները խանգարում են, տատանումների էներգիան վերաբաշխվում է տարածության մեջ, սակայն պահպանման օրենքը խստորեն պահպանվում է։

25.Ալիքի դիֆրակցիա– խոչընդոտի շուրջ ալիքի թեքման երևույթը, այսինքն. շեղում ուղիղ գծի ալիքի տարածումից.

Դիֆրակցիան հատկապես նկատելի է, երբ խոչընդոտի չափը փոքր է ալիքի երկարությունից կամ համեմատելի է դրան: Թող հարթ ալիքի տարածման ճանապարհին լինի անցք ունեցող էկրան, որի տրամագիծը համեմատելի է ալիքի երկարության հետ (նկ. 97):

Համաձայն Հյուգենսի սկզբունքի՝ անցքի յուրաքանչյուր կետ դառնում է նույն ալիքների աղբյուր։ Անցքի չափն այնքան փոքր է, որ երկրորդական ալիքների բոլոր աղբյուրներն այնքան մոտ են գտնվում միմյանց, որ բոլորը կարելի է համարել մեկ կետ՝ երկրորդական ալիքների մեկ աղբյուր։

Եթե ​​ալիքի ճանապարհին տեղադրվում է խոչընդոտ, որի չափը համեմատելի է ալիքի երկարության հետ, ապա եզրերը, ըստ Հյուգենսի սկզբունքի, դառնում են երկրորդական ալիքների աղբյուր։ Բայց խցանման չափը այնքան փոքր է, որ դրա եզրերը կարելի է համընկնել, այսինքն. խոչընդոտն ինքնին երկրորդական ալիքների կետային աղբյուր է (նկ. 97):

Դիֆրակցիայի երեւույթը հեշտությամբ նկատվում է, երբ ալիքները տարածվում են ջրի մակերևույթի վրա։ Երբ ալիքը հասնում է բարակ, անշարժ ձողիկին, այն դառնում է ալիքների աղբյուրը (նկ. 99):

25. Հյուգենս-Ֆրենսելի սկզբունքը.Եթե ​​անցքի չափերը զգալիորեն գերազանցում են ալիքի երկարությունը, ապա ալիքը, անցնելով անցքով, տարածվում է ուղիղ գծով (նկ. 100):

Եթե ​​խոչընդոտի չափը զգալիորեն գերազանցում է ալիքի երկարությունը, ապա խոչընդոտի հետևում ձևավորվում է ստվերային գոտի (նկ. 101): Այս փորձերը հակասում են Հյուգենսի սկզբունքին։ Ֆրանսիացի ֆիզիկոս Ֆրենելը լրացրեց Հյուգենսի սկզբունքը երկրորդական ալիքների համահունչության գաղափարով։ Յուրաքանչյուր կետ, որտեղ հասնում է ալիքը, դառնում է նույն ալիքների աղբյուր, այսինքն. երկրորդական համահունչ ալիքներ. Հետևաբար, ալիքները բացակայում են միայն այն վայրերում, որտեղ երկրորդական ալիքների համար բավարար են միջամտության նվազագույն պայմանները:

26. Բևեռացված ալիք- լայնակի ալիք, որի բոլոր մասնիկները տատանվում են նույն հարթության վրա: Եթե ​​լարի ազատ ծայրը տատանվում է մեկ հարթության մեջ, ապա հարթ բևեռացված ալիքը տարածվում է լարի երկայնքով։ Եթե ​​լարի ազատ ծայրը տատանվում է տարբեր ուղղություններ, ապա լարի երկայնքով տարածվող ալիքը բևեռացված չէ։ Եթե ​​նեղ ճեղքի տեսքով խոչընդոտ է տեղադրվում չբևեռացված ալիքի ճանապարհին, ապա ճեղքով անցնելուց հետո ալիքը դառնում է բևեռացված, քանի որ. բնիկը թույլ է տալիս լարերի թրթռանքներն անցնել դրա երկայնքով:

Եթե ​​բևեռացված ալիքի ուղու վրա տեղադրվի երկրորդ ճեղքը՝ առաջինին զուգահեռ, ապա ալիքն ազատորեն կանցնի դրա միջով (նկ. 102):

Եթե ​​երկրորդ ճեղքը դրվի առաջինի նկատմամբ ուղիղ անկյան տակ, ապա եզի տարածումը կդադարի։ Սարքը, որն ընտրում է մեկ կոնկրետ հարթությունում տեղի ունեցող թրթռումները, կոչվում է բևեռացնող (առաջին ճեղք): Սարքը, որը որոշում է բևեռացման հարթությունը, կոչվում է անալիզատոր։

27.Ձայն -Սա առաձգական միջավայրում սեղմման և հազվագյուտ տարածման գործընթացն է, օրինակ՝ գազի, հեղուկի կամ մետաղների մեջ։ Սեղմման և հազվադեպության տարածումը տեղի է ունենում մոլեկուլների բախման հետևանքով։

28. Ձայնի ծավալըՍա ձայնային ալիքի ուժն է մարդու ականջի թմբկաթաղանթի վրա, որն առաջանում է ձայնային ճնշման պատճառով։

Ձայնային ճնշում - Սա լրացուցիչ ճնշում է, որը տեղի է ունենում գազի կամ հեղուկի մեջ, երբ ձայնային ալիքը տարածվում է:Ձայնային ճնշումը կախված է ձայնի աղբյուրի թրթռման ամպլիտուդից: Եթե ​​թեթեւ հարվածով թյունինգի պատառաքաղի ձայն ենք տալիս, նույն ձայնն ենք ստանում։ Բայց եթե հարմարեցնող պատառաքաղին ավելի ուժեղ հարված հասցվի, նրա թրթիռների ամպլիտուդը կավելանա և այն ավելի բարձր կհնչի։ Այսպիսով, ձայնի բարձրությունը որոշվում է ձայնի աղբյուրի թրթիռի ամպլիտուդով, այսինքն. ձայնային ճնշման տատանումների ամպլիտուդ.

29. Ձայնի բարձրությունորոշվում է տատանումների հաճախականությամբ. Որքան բարձր է ձայնի հաճախականությունը, այնքան բարձր է հնչերանգը:

Ձայնային թրթռումներներդաշնակ օրենքի համաձայն առաջացողները ընկալվում են որպես երաժշտական ​​հնչերանգ: Սովորաբար ձայնը բարդ ձայն է, որը նմանատիպ հաճախականություններով թրթռումների հավաքածու է։

Բարդ ձայնի հիմնական հնչերանգը տվյալ ձայնի հաճախականությունների բազմության ամենացածր հաճախականությանը համապատասխանող հնչերանգն է: Բարդ ձայնի մյուս հաճախականություններին համապատասխանող հնչերանգները կոչվում են օվերտոններ:

30. Ձայնային տեմբր. Նույն հիմնարար հնչերանգով հնչյունները տարբերվում են տեմբրով, որը որոշվում է մի շարք երանգներով։

Յուրաքանչյուր մարդ ունի իր յուրահատուկ տեմբրը: Հետևաբար, մենք միշտ կարող ենք տարբերել մեկ մարդու ձայնը մեկ այլ մարդու ձայնից, նույնիսկ երբ նրանց հիմնարար հնչերանգները նույնն են:

31.Ուլտրաձայնային. Մարդու ականջը ընկալում է ձայներ, որոնց հաճախականությունը տատանվում է 20 Հց-ից մինչև 20000 Հց:

20000 Հց-ից բարձր հաճախականությամբ հնչյունները կոչվում են ուլտրաձայներ: Ուլտրաձայները շարժվում են նեղ ճառագայթների տեսքով և օգտագործվում են սոնարների և թերությունների հայտնաբերման համար: Ուլտրաձայնը կարող է օգտագործվել ծովի հատակի խորությունը որոշելու և տարբեր մասերում թերությունները հայտնաբերելու համար:

Օրինակ, եթե ռելսը ճաքեր չունի, ապա ռելսի մի ծայրից արձակված ուլտրաձայնը, որը արտացոլվում է նրա մյուս ծայրից, կտա միայն մեկ արձագանք։ Եթե ​​կան ճաքեր, ապա ուլտրաձայնը կարտացոլվի ճեղքերից, և գործիքները կգրանցեն մի քանի արձագանք: Ուլտրաձայնային հետազոտությունն օգտագործվում է սուզանավերի և ձկների կճղակները հայտնաբերելու համար: Չղջիկը տիեզերքում նավարկում է ուլտրաձայնի միջոցով:

32. Ինֆրաձայնային- 20 Հց-ից ցածր հաճախականությամբ ձայն: Այս ձայները ընկալվում են որոշ կենդանիների կողմից: Նրանց աղբյուրը հաճախ տատանումներն են երկրի ընդերքըերկրաշարժերի ժամանակ։

33. Դոպլերի էֆեկտընկալվող ալիքի հաճախականության կախվածությունն է ալիքների աղբյուրի կամ ստացողի շարժումից։

Թող նավակը նստի լճի մակերեսին և թող ալիքները որոշակի հաճախականությամբ հարվածեն նրա կողքին: Եթե ​​նավը սկսում է շարժվել ալիքի տարածման ուղղությամբ, ապա ալիքների հաճախականությունը կմեծանա նավակի կողքին: Ավելին, որքան մեծ է նավակի արագությունը, այնքան մեծ է ալիքների հաճախականությունը, որոնք հարվածում են կողքին։ Եվ հակառակը, երբ նավը շարժվում է ալիքի տարածման ուղղությամբ, ազդեցությունների հաճախականությունը կնվազի: Այս պատճառաբանությունները հեշտությամբ կարելի է հասկանալ Նկ. 103.

Որքան մեծ է հանդիպակաց երթևեկության արագությունը, այնքան քիչ ժամանակ է ծախսվում երկու մոտակա լեռնաշղթաների միջև տարածությունը ծածկելու վրա, այսինքն. որքան կարճ է ալիքի ժամանակահատվածը և այնքան մեծ է ալիքի հաճախականությունը նավակի համեմատ:

Եթե ​​դիտորդը անշարժ է, բայց ալիքների աղբյուրը շարժվում է, ապա դիտորդի կողմից ընկալվող ալիքի հաճախականությունը կախված է աղբյուրի շարժումից։

Թող մի երաշտ քայլի ծանծաղ լճի միջով դեպի դիտորդը: Ամեն անգամ, երբ նա ոտքը դնում է ջրի մեջ, այս վայրից ալիքներ են տարածվում շրջանակներով: Եվ ամեն անգամ, երբ առաջին և վերջին ալիքների միջև հեռավորությունը նվազում է, այսինքն. տեղավորվում է ավելի կարճ հեռավորության վրա ավելի մեծ թիվլեռնաշղթաներ և տախտակներ. Հետևաբար, անշարժ դիտորդի համար այն ուղղությամբ, որով քայլում է երախը, հաճախականությունը մեծանում է: Եվ հակառակը, անշարժ դիտորդի համար, որը գտնվում է ավելի մեծ հեռավորության վրա տրամագծորեն հակառակ կետում, կան նույն թվով գագաթներ և գոգավորություններ: Հետեւաբար, այս դիտորդի համար հաճախականությունը նվազում է (նկ. 104):

Ալիք - սա տարածության մեջ ժամանակի ընթացքում ֆիզիկական մեծության փոփոխության (խառնաշփոթի) տարածման երեւույթն է՝ իր հետ էներգիա կրելով։

Անկախ ալիքի բնույթից, էներգիայի փոխանցումը տեղի է ունենում առանց նյութի փոխանցման. վերջինս կարող է առաջանալ միայն որպես կողմնակի ազդեցություն. Էներգիայի փոխանցում- ալիքների և տատանումների հիմնարար տարբերությունը, որում տեղի են ունենում միայն «տեղական» էներգիայի փոխակերպումներ: Ալիքները, որպես կանոն, կարողանում են զգալի տարածություններ անցնել իրենց ծագման վայրից։ Այդ պատճառով ալիքները երբեմն կոչվում են « թրթռումը անջատված է արտանետիչից».

Ալիքները կարելի է դասակարգել

Իր բնույթով.

Էլաստիկ ալիքներ -ալիքներ, որոնք տարածվում են հեղուկ, պինդ և գազային միջավայրերում առաձգական ուժերի ազդեցությամբ:

Էլեկտրամագնիսական ալիքներ- տարածության մեջ տարածվող էլեկտրամագնիսական դաշտի խախտում (վիճակի փոփոխություն).

Ալիքները հեղուկի մակերեսին- պայմանական անվանում տարբեր ալիքների համար, որոնք առաջանում են հեղուկի և գազի կամ հեղուկի և հեղուկի միջերեսում: Ջրի ալիքները տարբերվում են տատանման հիմնարար մեխանիզմով (մազանոթ, գրավիտացիոն և այլն), ինչը հանգեցնում է ցրման տարբեր օրենքների և, որպես հետևանք, այդ ալիքների տարբեր վարքագծի։

Միջավայրի մասնիկների թրթռման ուղղության հետ կապված.

Երկայնական ալիքներ -միջինի մասնիկները թրթռում են զուգահեռալիքի տարածման ուղղությամբ (ինչպես, օրինակ, ձայնի տարածման դեպքում)։

լայնակի ալիքներ -միջինի մասնիկները թրթռում են ուղղահայացալիքի տարածման ուղղությունը (էլեկտրամագնիսական ալիքներ, ալիքներ լրատվամիջոցների բաժանարար մակերեսների վրա):

ա - լայնակի; բ - երկայնական.

Խառը ալիքներ.

Ըստ ալիքի ճակատի երկրաչափության.

Ալիքի մակերեսը (ալիքի ճակատ) այն կետերի երկրաչափական տեղն է, որոնց հասել է խանգարումը ժամանակի տվյալ պահին։ Միատարր իզոտրոպ միջավայրում ալիքի տարածման արագությունը բոլոր ուղղություններով նույնն է, ինչը նշանակում է, որ ճակատի բոլոր կետերը տատանվում են նույն փուլում, ճակատը ուղղահայաց է ալիքի տարածման ուղղությանը, տատանվող արժեքներին: քանակը նույնն է ճակատի բոլոր կետերում:

Հարթալիք - փուլային հարթությունները ուղղահայաց են ալիքի տարածման ուղղությանը և զուգահեռ են միմյանց:

Գնդաձեւալիք - հավասար փուլերի մակերեսը գնդ է:

Գլանաձեւալիք - փուլերի մակերեսը հիշեցնում է գլան:

Պարույրալիք - ձևավորվում է, եթե ճառագայթման գործընթացում գնդաձև կամ գլանաձև ալիքի աղբյուրը/աղբյուրները շարժվում են որոշակի փակ կորի երկայնքով:

Ինքնաթիռի ալիք

Ալիքը կոչվում է հարթ, եթե նրա ալիքային մակերեսները միմյանց զուգահեռ հարթություններ են, ուղղահայաց են ալիքի փուլային արագությանը, եթե կոորդինատային առանցքն ուղղված է v ալիքի փուլային արագության երկայնքով, ապա ալիքը նկարագրող վեկտորը կլինի a: միայն երկու փոփոխականի ֆունկցիա՝ x կոորդինատներ և t ժամանակ (y = f(x,t)):

Դիտարկենք հարթ մոնոխրոմատիկ (մեկ հաճախականությամբ) սինուսային ալիք, որը տարածվում է միատարր միջավայրում առանց թուլացման X առանցքի երկայնքով, եթե աղբյուրը (անսահման հարթություն) տատանվում է ըստ y= օրենքի, ապա տատանումը կհասնի x կոորդինատով կետին: Հետևաբար, ժամանակի ուշացում.

, Որտեղ

Ալիքային փուլի արագություն - ալիքի մակերևույթի շարժման արագություն (առջևի),

– ալիքի ամպլիտուդ – հավասարակշռության դիրքից փոփոխվող մեծության առավելագույն շեղման մոդուլ,

– ցիկլային հաճախականություն, T – տատանումների ժամանակաշրջան, – ալիքի հաճախականություն (նման է տատանումների)

k-ն ալիքի թիվ է, որը նշանակում է տարածական հաճախականություն,

Ալիքի մեկ այլ հատկանիշ ալիքի երկարությունն է m, սա այն հեռավորությունն է, որի վրա ալիքը տարածվում է տատանման մեկ ժամանակահատվածում, այն ունի տարածական շրջանի նշանակություն, սա նույն փուլում տատանվող կետերի միջև ամենակարճ հեռավորությունն է։

y

Ալիքի երկարությունը կապված է ալիքի թվի հետ հարաբերությամբ, որը նման է ժամանակային կապին

Ալիքի թիվը կապված է ալիքի տարածման ցիկլային հաճախականության և արագության հետ

x
y
y

Նկարները ցույց են տալիս ալիքի օսցիլոգրամը (ա) և պատկերը (բ)՝ նշված ժամանակի և տարածության պարբերություններով: Ի տարբերություն անշարժ տատանումների, ալիքներն ունեն երկու հիմնական հատկանիշ՝ ժամանակային պարբերականություն և տարածական պարբերականություն։

Ալիքների ընդհանուր հատկությունները.

1. 
   Ալիքները էներգիա են կրում:

2. Ալիքները ճնշում են մարմինների վրա (ունեն թափ):

3. Միջավայրում ալիքի արագությունը կախված է ալիքի հաճախականությունից՝ ցրվածություն Այսպիսով, տարբեր հաճախականությունների ալիքները տարածվում են նույն միջավայրում տարբեր արագություններով (ֆազային արագություն):

4. Ալիքները թեքվում են խոչընդոտների շուրջ՝ դիֆրակցիա։

Դիֆրակցիան տեղի է ունենում, երբ խոչընդոտի չափը համեմատելի է ալիքի երկարության հետ:

5. Երկու միջավայրերի միջերեսում ալիքները արտացոլվում և բեկվում են:

Անկման անկյունը հավասար է անդրադարձման անկյան, իսկ անկման անկյան սինուսի և բեկման անկյան սինուսի հարաբերությունը հաստատուն արժեք է երկու տվյալ միջավայրի համար։

6. Երբ համահունչ ալիքները վերադրվում են (այս ալիքների փուլային տարբերությունը ցանկացած կետում ժամանակի ընթացքում հաստատուն է), դրանք խանգարում են. ձևավորվում է միջամտության նվազագույնի և առավելագույնի կայուն օրինաչափություն:

Ալիքները և դրանք գրգռող աղբյուրները կոչվում են համահունչ, եթե ալիքների միջև փուլային տարբերությունը կախված չէ ժամանակից։ Ալիքները և դրանք գրգռող աղբյուրները կոչվում են անհամապատասխան, եթե ալիքների միջև փուլային տարբերությունը փոխվում է ժամանակի ընթացքում:

Միայն ալիքները, որոնք ունեն նույն հաճախականությունը և տատանվում են նույն ուղղությամբ (այսինքն, համահունչ ալիքները) կարող են խանգարել: Միջամտությունը կարող է լինել ստացիոնար կամ ոչ ստացիոնար: Միայն համահունչ ալիքները կարող են առաջացնել անշարժ միջամտության օրինակ: Օրինակ՝ երկու գնդաձև ալիքներջրի մակերևույթի վրա, որը տարածվում է երկու համահունչ կետային աղբյուրներից, միջամտության դեպքում առաջանում է ալիք: Ստացված ալիքի ճակատը կլինի գնդիկ։

Երբ ալիքները խանգարում են, նրանց էներգիաները չեն գումարվում: Ալիքների միջամտությունը հանգեցնում է թրթռման էներգիայի վերաբաշխման միջավայրի տարբեր սերտորեն բաժանված մասնիկների միջև: Սա չի հակասում էներգիայի պահպանման օրենքին, քանի որ միջինում տարածության մեծ տարածքի համար առաջացող ալիքի էներգիան հավասար է միջամտող ալիքների էներգիաների գումարին։

Անհամապատասխան ալիքների վրա դնելիս միջին արժեքըՍտացված ալիքի քառակուսի ամպլիտուդը հավասար է վերադրված ալիքների քառակուսի ամպլիտուդների գումարին։ Միջավայրի յուրաքանչյուր կետի առաջացող տատանումների էներգիան հավասար է նրա տատանումների էներգիաների գումարին, որոնք առաջանում են բոլոր անհամապատասխան ալիքների կողմից առանձին:

7. Ալիքները կլանում են միջավայրը: Աղբյուրից հեռանալիս ալիքի ամպլիտուդը նվազում է, քանի որ ալիքի էներգիան մասամբ փոխանցվում է միջավայրին:

8. Ալիքները ցրված են անհամասեռ միջավայրում:

Ցրումը ալիքային դաշտերի խանգարումներ է, որոնք առաջանում են միջավայրի անհամասեռության և այս միջավայրում տեղադրված առարկաների ցրման պատճառով: Ցրման ինտենսիվությունը կախված է անհամասեռությունների չափից և ալիքի հաճախականությունից։

Մեխանիկական ալիքներ. Ձայն. Ձայնային բնութագրեր .

Ալիք- տարածության մեջ տարածվող խանգարում.

Ալիքների ընդհանուր հատկությունները.

• 
  էներգիայի փոխանցում;
• 
  իմպուլս ունենալ (մարմինների վրա ճնշում գործադրել);
• 
  երկու լրատվամիջոցների սահմաններում դրանք արտացոլվում և բեկվում են.
• 
  կլանում են շրջակա միջավայրը;
• 
  դիֆրակցիա;
• 
  միջամտություն;
• 
  ցրվածություն;
• 
  Ալիքների արագությունը կախված է այն միջավայրից, որով անցնում են ալիքները։

1. 
   Մեխանիկական (առաձգական) ալիքներ.

Մեխանիկական ալիքների հատուկ դեպք. ալիքներ հեղուկի մակերեսին, ալիքներ, որոնք առաջանում և տարածվում են հեղուկի ազատ մակերեսով կամ երկու չխառնվող հեղուկների միջերեսով։ Դրանք առաջանում են արտաքին ազդեցությունների ազդեցությամբ, որի արդյունքում հեղուկի մակերեսը հանվում է հավասարակշռության վիճակից։ Այս դեպքում առաջանում են ուժեր, որոնք վերականգնում են հավասարակշռությունը՝ մակերևութային լարվածության և ձգողականության ուժերը։

Մեխանիկական ալիքների երկու տեսակ կա

- այսպես կոչված ալիքի համարը ,

– շրջանաձև հաճախականություն ,

Ա - մասնիկների թրթռման ամպլիտուդը.

Նկարը ցույց է տալիս լայնակի ալիքի «պատկերներ» ժամանակի երկու կետում՝ t և t + Δt: Δt ժամանակի ընթացքում ալիքը շարժվել է OX առանցքի երկայնքով մինչև υΔt հեռավորությունը: Նման ալիքները սովորաբար կոչվում են ճանապարհորդող ալիքներ:

Ալիքի երկարությունը λ-ն OX առանցքի երկու հարակից կետերի միջև հեռավորությունն է, որոնք տատանվում են նույն փուլերում: Ալիքն անցնում է T ժամանակահատվածում λ ալիքի երկարությանը հավասար հեռավորություն, հետևաբար.

λ = υT, որտեղ υ-ն ալիքի տարածման արագությունն է:

Ալիքային գործընթացի գրաֆիկի ցանկացած ընտրված կետի համար (օրինակ՝ A կետի համար) ժամանակի ընթացքում t փոխվում է այս կետի x կոորդինատը և արտահայտության արժեքը. ωt – kxչի փոխվում. Որոշ ժամանակ անց Δt կետը A կետը կշարժվի OX առանցքի երկայնքով մինչև որոշակի հեռավորություն Δx = υΔt: Հետևաբար. ωt – kx = ω(t + Δt) – k(x + Δx) = կոնստկամ ωΔt = kΔx.

Սա ենթադրում է.

Այսպիսով, շրջող սինուսային ալիքը կրկնակի պարբերականություն ունի՝ ժամանակի և տարածության մեջ: Ժամանակահատվածը հավասար է միջավայրի մասնիկների T տատանումների ժամանակաշրջանին, տարածական շրջանը՝ λ ալիքի երկարությանը։ Ալիքի համարը շրջանաձև հաճախականության տարածական անալոգն է:

1. 
   Ձայն.

Ցանկացած տատանողական գործընթաց նկարագրվում է հավասարմամբ. Այն նաև ստացված է ձայնային թրթռումների համար.

Ձայնային ալիքների հիմնական բնութագրերը

β - միջավայրի ադիաբատիկ սեղմելիություն,

ρ - խտություն.

1. 
   Ձայնի կիրառում

Ստորջրյա օգտագործվող էխոլոկատորները կոչվում են սոնարներ կամ սոնարներ (սոնար անվանումը ձևավորվում է երեքի սկզբնական տառերից. Անգլերեն բառերձայն - ձայն; նավարկություն - նավարկություն; միջակայք - միջակայք): Սոնարներն անփոխարինելի են ծովի հատակն ուսումնասիրելու համար (նրա պրոֆիլը, խորությունը), ջրի տակ շարժվող տարբեր առարկաներ հայտնաբերելու և ուսումնասիրելու համար։ Նրանց օգնությամբ հեշտությամբ կարելի է հայտնաբերել ինչպես առանձին խոշոր առարկաներ, այնպես էլ կենդանիներ ու հոտեր փոքր ձուկկամ խեցեմորթ:

Ուլտրաձայնային ալիքները լայնորեն կիրառվում են բժշկության մեջ ախտորոշման նպատակով։ Ուլտրաձայնային սկաներները թույլ են տալիս հետազոտել ներքին օրգաններմարդ. Ուլտրաձայնային ճառագայթումը ավելի քիչ վնասակար է մարդկանց համար, քան ռենտգենյան ճառագայթները:

Էլեկտրամագնիսական ալիքներ.

Նրանց հատկությունները.

Էլեկտրամագնիսական ալիք էլեկտրամագնիսական դաշտ է, որը ժամանակի ընթացքում տարածվում է տարածության մեջ։

Էլեկտրամագնիսական ալիքները կարող են գրգռվել միայն արագ շարժվող լիցքերով:

Էլեկտրամագնիսական ալիքների գոյությունը տեսականորեն կանխատեսել է անգլիացի մեծ ֆիզիկոս Ջ.Մաքսվելը 1864 թվականին։ Նա օրենքի նոր մեկնաբանություն առաջարկեց էլեկտրամագնիսական ինդուկցիաՖարադեյը և հետագայում զարգացրեց իր գաղափարները:

Մագնիսական դաշտի ցանկացած փոփոխություն շրջակա տարածության մեջ առաջացնում է հորձանուտ էլեկտրական դաշտ, ժամանակով փոփոխվող էլեկտրական դաշտը շրջակա տարածությունում առաջացնում է մագնիսական դաշտ։

Նկար 1. Փոփոխական էլեկտրական դաշտը առաջացնում է փոփոխական մագնիսական դաշտ և հակառակը

Մաքսվելի տեսության հիման վրա էլեկտրամագնիսական ալիքների հատկությունները.

Էլեկտրամագնիսական ալիքներ լայնակի – վեկտորներ և ուղղահայաց են միմյանց և գտնվում են տարածման ուղղությանը ուղղահայաց հարթության վրա:

Նկար 2. Էլեկտրամագնիսական ալիքի տարածում

Էլեկտրական և մագնիսական դաշտըշրջող ալիքում դրանք փոխվում են մեկ փուլով:

Շրջող էլեկտրամագնիսական ալիքի վեկտորները ձևավորում են այսպես կոչված վեկտորների աջակողմյան եռյակը:

Վեկտորների տատանումները տեղի են ունենում փուլային. ժամանակի միևնույն պահին, տարածության մի կետում, էլեկտրական և մագնիսական դաշտերի հզորությունների կանխատեսումները հասնում են առավելագույնի, նվազագույնի կամ զրոյի:

Էլեկտրամագնիսական ալիքները տարածվում են նյութի մեջ տերմինալային արագություն

Որտե՞ղ են միջավայրի դիէլեկտրական և մագնիսական թափանցելիությունը (դրանցից է կախված միջավայրում էլեկտրամագնիսական ալիքի տարածման արագությունը),

Էլեկտրական և մագնիսական հաստատուններ:

Էլեկտրամագնիսական ալիքների արագությունը վակուումում

Էլեկտրամագնիսական էներգիայի հոսքի խտությունը կամինտենսիվացնել Ջ Էլեկտրամագնիսական էներգիան է, որը փոխանցվում է ալիքով մեկ միավորի մակերեսի վրա.

,

Էլեկտրամագնիսական ալիքները կարող են բևեռացվել:

Նաև էլեկտրամագնիսական ալիքներ ունեն ալիքների բոլոր հիմնական հատկությունները Նրանք փոխանցում են էներգիա, ունեն իմպուլս, արտացոլվում և բեկվում են երկու միջավայրերի միջերեսում, ներծծվում են միջավայրի կողմից, ցուցադրում են դիսպերսիայի, դիֆրակցիայի և միջամտության հատկություններ:

Հերցի փորձերը (էլեկտրամագնիսական ալիքների փորձարարական հայտնաբերում)

Առաջին անգամ էլեկտրամագնիսական ալիքները փորձնականորեն ուսումնասիրվեցին

Հերցը 1888 թ Նա զարգացավ հաջող դիզայնէլեկտրամագնիսական տատանումների գեներատոր (Հերց վիբրատոր) և ռեզոնանսով դրանք հայտնաբերելու մեթոդ։

Վիբրատորը բաղկացած էր երկու գծային հաղորդիչներից, որոնց ծայրերում կային մետաղական գնդիկներ, որոնք կայծային բացվածք էին ստեղծում։ Երբ բարձր լարումը կիրառվեց ինդուկցիոն կծիկից դեպի ինդուկտոր, մի կայծ թռավ բացվածքի միջով և կարճ միացրեց բացը: Իր այրման ընթացքում շղթան զգաց մեծ թվովերկմտանք. Ընդունիչը (ռեզոնատորը) բաղկացած էր կայծային բացվածքով մետաղալարից։ Ռեզոնանսի առկայությունը արտահայտվել է ռեզոնատորի կայծային բացվածքում կայծերի առաջացման մեջ՝ ի պատասխան վիբրատորում առաջացող կայծի։

Այսպիսով, Հերցի փորձերը ձախողվեցին ամուր հիմքՄաքսվելի տեսության ներքո։ Մաքսվելի կանխատեսած էլեկտրամագնիսական ալիքները, պարզվեց, որ իրականացվել են փորձարարական եղանակով։

ՌԱԴԻՈԿԱՊԻ ՍԿԶԲՈՒՆՔՆԵՐԸ

Ռադիոկապ - ռադիոալիքների միջոցով տեղեկատվության փոխանցում և ընդունում:

1896 թվականի մարտի 24-ին Ռուսաստանի ֆիզիկաքիմիական ընկերության ֆիզիկայի ամբիոնի ժողովում Պոպովը, օգտագործելով իր գործիքները, հստակ ցույց տվեց ազդանշանների փոխանցումը 250 մ հեռավորության վրա՝ փոխանցելով աշխարհում առաջին երկբառանոց ռադիոգրամը՝ «Հայնրիխ Հերց»: .

ՌԵՍԻՎԵՐԻ ԴԻԳՐԱՄ A.S.POPOV

Պոպովն օգտագործել է ռադիոհեռագրական կապ (տարբեր տևողության ազդանշանների փոխանցում), այդպիսի հաղորդակցությունը կարող է իրականացվել միայն ծածկագրի միջոցով։ Որպես ռադիոալիքների աղբյուր օգտագործվել է Հերց վիբրատորով կայծային հաղորդիչը, իսկ որպես ընդունիչ ծառայում էր կոհերեր՝ մետաղական թելերով ապակե խողովակ, որի դիմադրությունը հարյուրավոր անգամ ընկնում է, երբ էլեկտրամագնիսական ալիքը հարվածում է դրան։ Կոհերերի զգայունությունը մեծացնելու համար դրա մի ծայրը հիմնավորված էր, իսկ մյուսը միացված էր Երկրի վերևում բարձրացված մետաղալարին, իսկ ալեհավաքի ընդհանուր երկարությունը ալիքի երկարության քառորդն էր: Կայծային հաղորդիչի ազդանշանը արագ մարում է և չի կարող փոխանցվել երկար հեռավորությունների վրա:

Ռադիոհեռախոսային կապի համար (խոսքի և երաժշտության հաղորդման) օգտագործվում է բարձր հաճախականության մոդուլացված ազդանշան։ Ցածր (ձայնային) հաճախականության ազդանշանը կրում է տեղեկատվություն, բայց գործնականում չի արտանետվում, իսկ բարձր հաճախականության ազդանշանը լավ է արտանետվում, բայց տեղեկատվություն չի փոխանցում: Մոդուլյացիան օգտագործվում է ռադիոհեռախոսային կապի համար։

Մոդուլյացիա – HF և LF ազդանշանների պարամետրերի միջև համապատասխանություն հաստատելու գործընթացը:

Ռադիոտեխնիկայում օգտագործվում են մոդուլյացիայի մի քանի տեսակներ՝ ամպլիտուդ, հաճախականություն, փուլ։

Ամպլիտուդային մոդուլյացիա - տատանումների (էլեկտրական, մեխանիկական և այլն) ամպլիտուդի փոփոխություն, որը տեղի է ունենում շատ ավելի ցածր հաճախականությամբ, քան բուն թրթռումների հաճախականությունը:

Բարձր հաճախականության ω ներդաշնակ տատանումը ամպլիտուդի մեջ մոդուլացվում է ցածր հաճախականության Ω ներդաշնակ տատանումով (τ = 1/Ω նրա ժամանակաշրջանն է), t-ը ժամանակն է, A-ն բարձր հաճախականության տատանման ամպլիտուդն է, T-ը՝ նրա շրջանը։

Ռադիոկապի միացում՝ օգտագործելով AM ազդանշան

Ամպլիտուդային մոդուլյացիայի գեներատոր

ՌԴ ազդանշանի ամպլիտուդը փոխվում է LF ազդանշանի ամպլիտուդիային համապատասխան, այնուհետև մոդուլացված ազդանշանը ճառագայթվում է հաղորդող ալեհավաքով։

Ռադիոընդունիչում ընդունող ալեհավաքը վերցնում է ռադիոալիքները տատանվող միացումում, ռեզոնանսի շնորհիվ, ազդանշանը, որին կարգավորվում է շղթան (հաղորդող կայանի կրիչի հաճախականությունը), այնուհետև անհրաժեշտ է. ազդանշանի ցածր հաճախականության բաղադրիչը մեկուսացնելու համար:

Դետեկտոր ռադիո

Հայտնաբերում - բարձր հաճախականության ազդանշանը ցածր հաճախականության ազդանշանի վերածելու գործընթացը: Հայտնաբերումից հետո ստացված ազդանշանը համապատասխանում է ձայնային ազդանշանին, որը գործել է հաղորդիչի խոսափողի վրա: Ամրապնդվելուց հետո ցածր հաճախականության թրթռումները կարող են վերածվել ձայնի:

Դետեկտոր (դեմոդուլյատոր)

Դիոդը օգտագործվում է փոփոխական հոսանքը ուղղելու համար

ա) AM ազդանշան, բ) հայտնաբերված ազդանշան

ՌԱԴԱՐ

Հայտնաբերում և ճշգրիտ սահմանումկոչվում է օբյեկտների գտնվելու վայրը և ռադիոալիքների միջոցով դրանց շարժման արագությունը ռադար . Ռադարի սկզբունքը հիմնված է մետաղներից էլեկտրամագնիսական ալիքների արտացոլման հատկության վրա։

1 - պտտվող ալեհավաք; 2 - ալեհավաքի անջատիչ; 3 - հաղորդիչ; 4 - ստացող; 5 - սկաներ; 6 - հեռավորության ցուցիչ; 7 - ուղղության ցուցիչ.

Բարձր հաճախականությամբ ռադիոալիքները (VHF) օգտագործվում են ռադարների համար, ուղղորդված ճառագայթը հեշտությամբ ձևավորվում է, և ճառագայթման հզորությունը բարձր է. Մետրային և դեցիմետրային տիրույթում կան վանդակավոր վիբրատոր համակարգեր, սանտիմետրային և միլիմետրային միջակայքում՝ պարաբոլիկ արտանետիչներ։ Տեղորոշումը կարող է իրականացվել ինչպես շարունակական (թիրախ հայտնաբերելու համար), այնպես էլ իմպուլսային (օբյեկտի արագությունը որոշելու համար):

Ռադարի կիրառման ոլորտները.

• 
  Ավիացիա, տիեզերագնացություն, նավատորմ. նավի երթևեկության անվտանգություն ցանկացած եղանակին և օրվա ցանկացած ժամի, բախումների կանխարգելում, թռիչքի անվտանգություն և այլն: ինքնաթիռի վայրէջքներ.
• 
  Ռազմական գործեր՝ հակառակորդի ինքնաթիռների կամ հրթիռների ժամանակին հայտնաբերում, հակաօդային կրակի ավտոմատ կարգավորում։
• 
  Մոլորակների ռադար՝ դրանց հեռավորության չափում, նրանց ուղեծրի պարամետրերի պարզաբանում, պտտման շրջանի որոշում, մակերևույթի տեղագրության դիտարկում։ Նախկին Խորհրդային Միությունում (1961) - Վեներայի, Մերկուրիի, Մարսի, Յուպիտերի ռադար: ԱՄՆ-ում և Հունգարիայում (1946 թ.) - Լուսնի մակերևույթից արտացոլված ազդանշան ստանալու փորձ։

Հեռահաղորդակցության սխեման, սկզբունքորեն, նույնն է, ինչ ռադիոկապի սխեման: Տարբերությունն այն է, որ բացի ձայնային ազդանշանից, փոխանցվում են պատկերի և կառավարման ազդանշաններ (գծի փոփոխություն և շրջանակի փոփոխություն)՝ հաղորդիչի և ստացողի աշխատանքը համաժամեցնելու համար: Հաղորդիչում այդ ազդանշանները մոդուլացվում և փոխանցվում են, ընդունիչում դրանք վերցնում է ալեհավաքը և յուրաքանչյուրը գնում է իր սեփական ճանապարհը մշակման համար:

Դիտարկենք պատկերը էլեկտրամագնիսական ալիքների փոխարկելու հնարավոր սխեմաներից մեկը՝ օգտագործելով պատկերապատկեր.

Օգտագործելով օպտիկական համակարգը, պատկերը պրոյեկտվում է խճանկարային էկրանի վրա, ֆոտոէլեկտրական էֆեկտի շնորհիվ, էկրանի բջիջները տարբերվում են դրական լիցք. Էլեկտրոնային ատրճանակը արտադրում է էլեկտրոնային ճառագայթ, որը շարժվում է էկրանով` լիցքաթափելով դրական լիցքավորված բջիջները: Քանի որ յուրաքանչյուր բջիջ կոնդենսատոր է, լիցքավորման փոփոխությունը հանգեցնում է փոփոխվող լարման՝ էլեկտրամագնիսական տատանումների առաջացմանը: Այնուհետև ազդանշանն ուժեղացվում է և ուղարկվում մոդուլացնող սարք: Կինեսկոպում վիդեո ազդանշանը նորից վերածվում է պատկերի (տարբեր ձևերով՝ կախված կինեսկոպի աշխատանքի սկզբունքից)։

Քանի որ հեռուստատեսային ազդանշանը շատ ավելի շատ տեղեկատվություն է փոխանցում, քան ռադիոն, աշխատանքն իրականացվում է բարձր հաճախականություններով (մետր, դեցիմետր):

Ռադիոալիքների տարածում.
Ռադիո ալիք -Սա էլեկտրամագնիսական ալիքմիջակայքում (10 4

Այս տեսականու յուրաքանչյուր բաժին օգտագործվում է այնտեղ, որտեղ կարելի է լավագույնս օգտագործել դրա առավելությունները: Տարբեր տիրույթների ռադիոալիքները շարժվում են դեպի տարբեր հեռավորություններ. Ռադիոալիքների տարածումը կախված է մթնոլորտի հատկություններից։ Երկրի մակերեսը, տրոպոսֆերան և իոնոսֆերան նույնպես մեծ ազդեցություն ունեն ռադիոալիքների տարածման վրա։

Երկար ալիքները (>1000 մ) տարածվում են.

• 
  Մինչև 1-2 հազար կմ հեռավորությունների վրա՝ Երկրի գնդաձև մակերեսի դիֆրակցիայի պատճառով։ Հնարավոր է շրջել Երկիր(Նկար 1): Այնուհետեւ դրանց տարածումը տեղի է ունենում գնդաձեւ ալիքատարի ուղղորդող գործողության շնորհիվ՝ առանց անդրադարձման։

Միացման որակը.

Ընդունման կայունություն. Ընդունման որակը կախված չէ օրվա ժամից, տարվանից կամ եղանակային պայմաններից:

Թերություններ:

Ալիքի ուժեղ կլանման շնորհիվ, երբ այն տարածվում է երկրի մակերեսըպահանջում է մեծ ալեհավաք և հզոր հաղորդիչ:

Մթնոլորտային արտանետումները (կայծակ) ստեղծում են միջամտություն։

Օգտագործումը:

• 
  Շրջանակն օգտագործվում է ռադիոհեռարձակման, ռադիոհեռագրական կապի, ռադիոնավիգացիոն ծառայությունների և սուզանավերի հետ կապի համար։
• 
  Կան քիչ թվով ռադիոկայաններ, որոնք հեռարձակում են ժամանակի ազդանշաններ և եղանակային հաշվետվություններ:

Միջին ալիքները ( =100..1000 մ) տարածվում են.

• 
  Երկար ալիքների նման նրանք ունակ են ճկվել երկրի մակերևույթի շուրջ։
• 
  Ինչպես կարճ ալիքները, դրանք նույնպես կարող են բազմիցս արտացոլվել իոնոլորտից:

Միացման որակը.

• 
  Հաղորդակցության կարճ շրջանակ: Միջին ալիքի կայանները կարելի է լսել հազարավոր կիլոմետր հեռավորության վրա: Բայց կա մթնոլորտային և արդյունաբերական միջամտության բարձր մակարդակ:

• 
  Դրանք օգտագործվում են պաշտոնական և սիրողական հաղորդակցության, ինչպես նաև հիմնականում հեռարձակման համար։

Կարճ ալիքները (=10..100 մ) տարածվում են.

• 
  Բազմիցս արտացոլված է իոնոլորտից և երկրի մակերևույթից (նկ. 2)

Կարճ ալիքների վրա ընդունման որակը մեծապես կախված է մակարդակի հետ կապված իոնոլորտի տարբեր գործընթացներից արևային ակտիվություն, տարվա ժամանակը և օրվա ժամը։ Հաղորդիչներ չեն պահանջվում բարձր հզորություն. Ցամաքային կայանների միջև կապի համար և տիեզերանավդրանք անօգտագործելի են, քանի որ չեն անցնում իոնոլորտով։

Օգտագործումը:

• 
  Հեռավոր հաղորդակցության համար: Հեռուստատեսության, ռադիոհեռարձակման և շարժվող օբյեկտների հետ ռադիոհաղորդակցության համար: Գործում են գերատեսչական հեռագրական և հեռախոսային ռադիոկայաններ։ Այս տեսականին ամենաշատ «բնակեցվածն» է։

Ուլտրակարճ ալիքներ (

• 
  Երբեմն դրանք կարող են արտացոլվել ամպերից, արհեստական ​​արբանյակներից կամ նույնիսկ Լուսնից: Այս դեպքում կապի տիրույթը կարող է մի փոքր աճել:

Ուլտրակարճ ալիքների ընդունումը բնութագրվում է մշտական ​​լսելիությամբ, մարման բացակայությամբ և տարբեր միջամտությունների նվազմամբ:

Այս ալիքների վրա հաղորդակցությունը հնարավոր է միայն տեսադաշտի հեռավորության վրա Լ(նկ. 7):

Կրկնող- ռադիոկապի գծերի միջանկյալ կետերում տեղակայված սարք, որն ուժեղացնում է ստացված ազդանշանները և փոխանցում դրանք հետագա:

Վերահեռարձակում- միջանկյալ կետում ազդանշանների ընդունում, դրանց ուժեղացում և փոխանցում նույն կամ այլ ուղղությամբ. Փոխանցումը նախատեսված է հաղորդակցության շրջանակը մեծացնելու համար:

Գոյություն ունեն ռելեի երկու եղանակ՝ արբանյակային և ցամաքային:

Արբանյակային:

Ակտիվ ռելե արբանյակը ազդանշան է ստանում վերգետնյա կայանից, ուժեղացնում է այն և հզոր ուղղորդիչ հաղորդիչի միջոցով ազդանշանն ուղարկում է Երկիր նույն կամ այլ ուղղությամբ:

Գետնին:

Ազդանշանը փոխանցվում է երկրային անալոգային կամ թվային ռադիոկայանին կամ նման կայանների ցանցին, այնուհետև ուղարկվում է նույն կամ այլ ուղղությամբ:

1 - ռադիոհաղորդիչ,

2 – հաղորդող ալեհավաք, 3 – ընդունող ալեհավաք, 4 – ռադիոընդունիչ:

Օգտագործումը:

• 
  Կապ հաստատել արհեստական ​​արբանյակներԵրկիր և

VHF-ը բաժանված է հետևյալ տիրույթների.

մետր ալիքներ - 10-ից 1 մետր, որն օգտագործվում է նավերի, նավերի և նավահանգստային ծառայությունների միջև հեռախոսային հաղորդակցության համար:

դեցիմետր - 1 մետրից մինչև 10 սմ, օգտագործվում է արբանյակային կապի համար:

սանտիմետր - 10-ից 1 սմ, օգտագործվում է ռադարներում:

միլիմետր - 1սմ-ից մինչև 1մմ, օգտագործվում է հիմնականում բժշկության մեջ։

§ 1.7. Մեխանիկական ալիքներ

Տիեզերքում տարածվող նյութի կամ դաշտի տատանումները կոչվում են ալիքներ: Նյութի թրթռումները առաջացնում են առաձգական ալիքներ (հատուկ դեպք ձայնն է):

Մեխանիկական ալիքմասնիկների թրթռումների տարածումն է միջավայրում ժամանակի ընթացքում։

Ալիքները տարածվում են շարունակական միջավայրում՝ մասնիկների փոխազդեցության պատճառով: Եթե ​​որևէ մասնիկ մտնում է տատանողական շարժման մեջ, ապա առաձգական միացման շնորհիվ այդ շարժումը փոխանցվում է հարևան մասնիկներին, և ալիքը տարածվում է։ Այս դեպքում տատանվող մասնիկներն իրենք չեն շարժվում ալիքի հետ միասին, այլ վարանելիրենց մոտ հավասարակշռության դիրքեր.

Երկայնական ալիքներ- սրանք ալիքներ են, որոնցում x մասնիկների տատանման ուղղությունը համընկնում է ալիքի տարածման ուղղության հետ. . Երկայնական ալիքները տարածվում են գազերում, հեղուկներում և պինդ մարմիններում։

Պ
օպերային ալիքներ- դրանք ալիքներ են, որոնցում մասնիկների թրթռման ուղղությունը ուղղահայաց է ալիքի տարածման ուղղությանը. . Լայնակի ալիքները տարածվում են միայն պինդ միջավայրում:

Ալիքներն ունեն կրկնակի պարբերականություն. ժամանակի և տարածության մեջ. Ժամանակի պարբերականությունը նշանակում է, որ միջավայրի յուրաքանչյուր մասնիկ տատանվում է իր հավասարակշռության դիրքի շուրջ, և այդ շարժումը կրկնվում է տատանման ժամանակաշրջանով: Պարբերականությունը տարածության մեջ նշանակում է, որ միջավայրի մասնիկների տատանողական շարժումը կրկնվում է նրանց միջև որոշակի հեռավորությունների վրա:

Տարածության մեջ ալիքի գործընթացի պարբերականությունը բնութագրվում է մեծությամբ, որը կոչվում է ալիքի երկարություն և նշվում է. .

Ալիքի երկարությունը այն հեռավորությունն է, որով ալիքը տարածվում է միջավայրում մասնիկների տատանումների մեկ ժամանակահատվածում .

Այստեղից
, Որտեղ - մասնիկների տատանումների ժամանակաշրջան, - տատանումների հաճախականությունը, - ալիքի տարածման արագությունը՝ կախված միջավայրի հատկություններից։

TO Ինչպե՞ս գրել ալիքի հավասարումը: Թող O կետում գտնվող լարը (ալիքի աղբյուր) տատանվի կոսինուսի օրենքի համաձայն

Թող որոշակի B կետ գտնվի աղբյուրից x հեռավորության վրա (կետ O): v արագությամբ տարածվող ալիքի հասնելու համար ժամանակ է պահանջվում
. Սա նշանակում է, որ B կետում տատանումները կսկսվեն ավելի ուշ
. Այն է. Արտահայտությունը փոխարինելուց հետո
և մի շարք մաթեմատիկական փոխակերպումներ, մենք ստանում ենք

,
. Ներկայացնենք նշումը.
. Հետո. B կետի ընտրության կամայականության պատճառով այս հավասարումը կլինի ցանկալի հարթ ալիքի հավասարումը
.

Կոսինուսի նշանի տակ արտահայտված արտահայտությունը կոչվում է ալիքի փուլ
.

Ե Եթե ​​երկու կետերը գտնվում են ալիքի աղբյուրից տարբեր հեռավորությունների վրա, ապա դրանց փուլերը տարբեր կլինեն: Օրինակ՝ հեռավորությունների վրա տեղակայված B և C կետերի փուլերը Եվ ալիքի աղբյուրից համապատասխանաբար հավասար կլինի

B և C կետերում տեղի ունեցող տատանումների փուլերի տարբերությունը կնշանակվի
և դա հավասար կլինի

Նման դեպքերում ասում են, որ B և C կետերում տեղի ունեցող տատանումների միջև Δφ փուլային տեղաշարժ կա։ B և C կետերում տատանումները համարվում են փուլային եթե
. Եթե
, ապա B և C կետերում տատանումները տեղի են ունենում հակաֆազում։ Մնացած բոլոր դեպքերում ուղղակի փուլային տեղաշարժ կա:

«Ալիքի երկարություն» հասկացությունը կարելի է տարբեր կերպ սահմանել.

Հետևաբար k-ն կոչվում է ալիքի թիվ:

Ներկայացրինք նշումը
և ցույց տվեց դա
. Հետո

.

Ալիքի երկարությունը ալիքի անցած ճանապարհն է մեկ տատանումների ժամանակաշրջանում:

Եկեք սահմանենք երկու կարևոր ալիքի տեսությունհասկացությունները։

ալիքի մակերեսընույն փուլում տատանվող միջավայրի կետերի երկրաչափական տեղն է: Ալիքի մակերեսը կարող է գծվել միջավայրի ցանկացած կետի միջով, հետևաբար դրանց թիվը անսահման է:

Ալիքի մակերեսները կարող են լինել ցանկացած ձևի, և ամենապարզ դեպքում դրանք հարթությունների ամբողջություն են (եթե ալիքների աղբյուրը անսահման հարթություն է), միմյանց զուգահեռ կամ համակենտրոն գնդերի մի շարք (եթե ալիքների աղբյուրը): կետ է):

Ալիքի ճակատ(ալիքի ճակատ) – այն կետերի երկրաչափական դիրքը, որոնց հասնում են տատանումները ժամանակի պահին . Ալիքի ճակատը բաժանում է տարածության այն հատվածը, որը ներգրավված է ալիքի գործընթացում այն ​​տարածաշրջանից, որտեղ տատանումներ դեռ չեն եղել: Հետեւաբար, ալիքի ճակատը ալիքի մակերեսներից մեկն է: Այն բաժանում է երկու շրջան՝ 1 – որին հասել է ալիքը t պահին, 2 – չի հասել:

Ժամանակի յուրաքանչյուր պահին կա միայն մեկ ալիքային ճակատ, և այն անընդհատ շարժվում է, մինչդեռ ալիքի մակերեսները մնում են անշարժ (նրանք անցնում են նույն փուլում տատանվող մասնիկների հավասարակշռության դիրքերով):

Ինքնաթիռի ալիքալիք է, որի ալիքի մակերեսները (և ալիքի ճակատը) զուգահեռ հարթություններ են։

Գնդաձև ալիքալիք է, որի ալիքային մակերեսները համակենտրոն գնդեր են։ Գնդային ալիքի հավասարում.
.

Միջավայրի յուրաքանչյուր կետ, որին հասել են երկու կամ ավելի ալիքներ, կմասնակցեն յուրաքանչյուր ալիքի առաջացրած տատանումներին առանձին: Ինչպիսի՞ն կլինի արդյունքում առաջացող տատանումները: Սա կախված է մի շարք գործոններից, մասնավորապես՝ շրջակա միջավայրի հատկություններից։ Եթե ​​միջավայրի հատկությունները չեն փոխվում ալիքի տարածման գործընթացի պատճառով, ապա միջավայրը կոչվում է գծային։ Փորձը ցույց է տալիս, որ գծային միջավայրում ալիքները տարածվում են միմյանցից անկախ: Մենք կդիտարկենք ալիքները միայն գծային լրատվամիջոցներում: Որքա՞ն կլինի այն կետի տատանումը, որին հասցվում են միաժամանակ երկու ալիքներ: Այս հարցին պատասխանելու համար անհրաժեշտ է հասկանալ, թե ինչպես կարելի է գտնել այս կրկնակի ազդեցությամբ առաջացած տատանումների ամպլիտուդը և փուլը։ Ստացված տատանման ամպլիտուդը և փուլը որոշելու համար անհրաժեշտ է գտնել յուրաքանչյուր ալիքի առաջացրած տեղաշարժերը և հետո գումարել դրանք։ Ինչպե՞ս: Երկրաչափական!

Ալիքների սուպերպոզիցիայի սկզբունքը. երբ մի քանի ալիքներ տարածվում են գծային միջավայրում, դրանցից յուրաքանչյուրը տարածվում է այնպես, կարծես այլ ալիքներ բացակայում են, և ցանկացած պահի միջավայրի մասնիկի տեղաշարժը հավասար է երկրաչափական գումարին։ տեղաշարժերը, որոնք ստանում են մասնիկները՝ մասնակցելով ալիքային գործընթացների յուրաքանչյուր բաղադրիչին։

Ալիքային տեսության կարևոր հայեցակարգը հայեցակարգն է համահունչություն - ժամանակի և տարածության մեջ մի քանի տատանողական կամ ալիքային գործընթացների համակարգված առաջացում. Եթե ​​դիտակետ հասնող ալիքների փուլային տարբերությունը կախված չէ ժամանակից, ապա այդպիսի ալիքները կոչվում են. համահունչ. Ակնհայտ է, որ միայն ալիքները, որոնք ունեն նույն հաճախականությունը, կարող են համահունչ լինել:

Ռ Դիտարկենք, թե ինչ արդյունք կտա տիեզերքի որոշակի կետ (դիտակետ) հասնող երկու համահունչ ալիքների գումարումը: նույն ամպլիտուդը և սկզբնական փուլերը հավասար են զրոյի: Դիտարկման կետում (B կետում) S 1 և S 2 աղբյուրներից եկող ալիքները կառաջացնեն միջավայրի մասնիկների թրթռումներ.
Եվ
. Ստացված տատանումը B կետում գտնում ենք որպես գումար։

Որպես կանոն, դիտակետում տեղի ունեցող տատանումների ամպլիտուդը և փուլը հայտնաբերվում են վեկտորային դիագրամի մեթոդով, որը ներկայացնում է յուրաքանչյուր տատանում որպես ω անկյունային արագությամբ պտտվող վեկտոր: Վեկտորի երկարությունը հավասար է տատանման ամպլիտուդիային։ Սկզբում այս վեկտորը անկյուն է կազմում ընտրված ուղղությամբ, որը հավասար է տատանումների սկզբնական փուլին: Այնուհետև ստացված տատանման ամպլիտուդը որոշվում է բանաձևով.

Ամպլիտուդներով երկու տատանումներ ավելացնելու մեր դեպքի համար
,
և փուլերը
,

.

Հետևաբար, B կետում տեղի ունեցող տատանումների ամպլիտուդը կախված է ուղիների տարբերությունից
յուրաքանչյուր ալիքով անցնում է առանձին աղբյուրից մինչև դիտակետ (
– դիտակետ հասնող ալիքների ուղու տարբերությունը): Միջամտության նվազագույնը կամ առավելագույնը կարող են դիտվել այն կետերում, որոնց համար
. Եվ սա հիպերբոլայի հավասարումն է S 1 և S 2 կետերում ֆոկուսներով:

Տիեզերքի այն կետերում, որոնց համար
, ստացված տատանումների ամպլիտուդը կլինի առավելագույն և հավասար
. Որովհետեւ
, ապա տատանումների ամպլիտուդը առավելագույնը կլինի այն կետերում, որոնց համար.

տարածության այն կետերում, որոնց համար
, ստացված տատանումների ամպլիտուդը կլինի նվազագույն և հավասար
.տատանումների ամպլիտուդը նվազագույն կլինի այն կետերում, որոնց համար .

Էներգիայի վերաբաշխման երևույթը, որը առաջանում է վերջավոր թվով համահունչ ալիքների ավելացման արդյունքում, կոչվում է միջամտություն:

Խոչընդոտների շուրջ ալիքների ճկման երեւույթը կոչվում է դիֆրակցիա։

Երբեմն դիֆրակցիա կոչվում է ալիքի տարածման ցանկացած շեղում խոչընդոտների մոտ երկրաչափական օպտիկայի օրենքներից (եթե խոչընդոտների չափը համարժեք է ալիքի երկարությանը)։

Բ
Դիֆրակցիայի շնորհիվ ալիքները կարող են մտնել երկրաչափական ստվերի տարածք, թեքվել խոչընդոտների շուրջ և ներթափանցել միջով փոքր անցքերէկրաններում և այլն։ Ինչպե՞ս բացատրել ալիքների մուտքը երկրաչափական ստվերի տարածք: Դիֆրակցիայի երևույթը կարելի է բացատրել Հյուգենսի սկզբունքով. յուրաքանչյուր կետ, որին հասնում է ալիքը, երկրորդական ալիքների աղբյուր է (միատարր գնդաձև միջավայրում), և այդ ալիքների ծրարը սահմանում է ալիքի ճակատի դիրքը հաջորդ պահին։ ժամանակին.

Տեղադրեք լույսի միջամտությունից, տեսեք, թե ինչ կարող է օգտակար լինել

Ալիքկոչվում է տարածության մեջ թրթռումների տարածման գործընթաց։

ալիքի մակերեսը- սա այն կետերի երկրաչափական դիրքն է, որտեղ տատանումները տեղի են ունենում նույն փուլում:

Ալիքի ճակատայն կետերի երկրաչափական տեղն է, որին ալիքը հասնում է ժամանակի որոշակի կետում տ. Ալիքի ճակատը բաժանում է տարածության այն մասը, որը ներգրավված է ալիքի գործընթացում այն ​​տարածքից, որտեղ տատանումներ դեռ չեն առաջացել:

Կետային աղբյուրի համար ալիքի ճակատը գնդաձև մակերես է, որը կենտրոնացած է աղբյուրի գտնվելու վայրում S. 1, 2, 3 - ալիքային մակերեսներ; 1 - ալիքի ճակատ. Աղբյուրից բխող ճառագայթի երկայնքով տարածվող գնդաձև ալիքի հավասարումը. Այստեղ - ալիքի տարածման արագությունը, - ալիքի երկարություն; Ա- տատանումների ամպլիտուդություն; - տատանումների շրջանաձև (ցիկլային) հաճախականություն; - t ժամանակում կետային աղբյուրից հեռավորության վրա գտնվող կետի հավասարակշռության դիրքից տեղաշարժը.

Ինքնաթիռի ալիքհարթ ալիքային ճակատով ալիք է։ Դրական առանցքի ուղղությամբ տարածվող հարթ ալիքի հավասարումը y:
, Որտեղ x- t ժամանակի աղբյուրից y հեռավորության վրա գտնվող կետի հավասարակշռության դիրքից տեղաշարժը.