Сега се обръщаме към изследването на разпространението на трептенията. Ако говорим за механични вибрации, т.е. за колебателно движение на частици от всяка твърда, течна или газообразна среда, тогава разпространението на вибрации означава предаване на вибрации от една частица на средата към друга. Предаването на трептенията се дължи на факта, че съседните секции на средата са свързани помежду си. Тази връзка може да се осъществи по различни начини. То може да бъде причинено по-специално от еластичните сили, произтичащи от деформацията на средата по време на нейните вибрации. В резултат на това флуктуация, причинена по някакъв начин на едно място, води до последователно възникване на флуктуации на други места, все по-отдалечени от оригинала, и възниква т.нар. вълна.

Механичните вълнови явления са от голямо значение за ежедневието. Тези явления включват разпространението на звукови вибрации, дължащи се на еластичността на въздуха около нас. Благодарение на еластичните вълни можем да чуваме на разстояние. Кръгове, бягащи по повърхността на водата от хвърлен камък, малки вълнички по повърхността на езерото и огромни океански вълни също са механични вълни, макар и от различен тип. Тук връзката на съседни участъци от водната повърхност се дължи не на силата на еластичността, а на силата на гравитацията (§ 38) или силите на повърхностното напрежение (виж том I, § 250). Във въздуха могат да се разпространяват не само звукови вълни, но и разрушителни взривни вълни от експлодиращи снаряди и бомби. Сеизмичните станции регистрират земни вибрации, причинени от земетресения, случващи се на хиляди километри. Това е възможно само защото от мястото на земетресението се разпространяват сеизмични вълни – вибрации в земната кора.

Огромна роля играят и вълнови явления от съвсем различно естество, а именно електромагнитни вълни. Тези вълни представляват предаването от едно място в пространството на друго на трептенията на електрическите и магнитните полета, създадени от електрически заряди и токове. Връзката между съседни участъци на електромагнитното поле се дължи на факта, че всяка промяна в електрическото поле предизвиква появата на магнитно поле и обратно, всяка промяна в магнитното поле създава електрическо поле (§ 54), твърдо вещество , течна или газообразна среда може значително да повлияе на разпространението на електромагнитните вълни, но наличието на такава среда не е необходимо за тези вълни. Електромагнитните вълни могат да се разпространяват навсякъде, където може да съществува електромагнитно поле и следователно във вакуум, т.е. в пространство, което не съдържа атоми.

Явленията, причинени от електромагнитни вълни, включват например светлина. Точно както определен честотен диапазон от механични вибрации се възприема от нашето ухо и ни дава усещане за звук, така определен (и, както ще видим, много тесен) честотен диапазон от електромагнитни вибрации се възприема от нашето око и ни дава усещане за светлина.

Чрез наблюдение на разпространението на светлината може директно да се провери, че електромагнитните вълни могат да се разпространяват във вакуум. Като поставим електрическа камбана или камбана с часовников механизъм под стъклената камбана на въздушна помпа и изпомпваме въздуха, откриваме, че звукът постепенно избледнява, докато се изпомпва и накрая спира. Картината на всичко, което е под камбаната и зад нея, видимо за окото, не претърпява никакви промени. Трудно е да се надцени това свойство на електромагнитните вълни. Механичните вълни не излизат извън земната атмосфера; електромагнитните вълни отварят пред нас най-широките пространства на Вселената. Светлинните вълни ни позволяват да видим Слънцето, звездите и другите небесни тела, отделени от нас с огромни "празни" пространства; с помощта на електромагнитни вълни с много различни дължини, които достигат до нас от тези далечни тела, можем да направим най-важните заключения за структурата на Вселената.

През 1895г Руският физик и изобретател Александър Степанович Попов (1859-1906) открива нова безгранична област на приложение на електромагнитните вълни. Той изобретил оборудване, което прави възможно използването на тези вълни за предаване на сигнали - телеграфия без жици. Така се роди безжичната комуникация или радиото, благодарение на което широк диапазон от електромагнитни вълни, много по-дълги от светлинните, получи изключително практическо и научно значение (§ 60).

Сегашното развитие на това най-велико изобретение е такова, че с основание може да се говори за радиото като за едно от чудесата на съвременната технология. Днес радиото позволява не само да се осъществяват безжични телеграфни и телефонни комуникации между всякакви точки на земното кълбо, но и да се предават изображения (телевизия и фототелеграфия), да се управляват машини и снаряди на разстояние (телеуправление), да се откриват и дори да се виждат надалеч. обекти, които сами по себе си не излъчват радиовълни (радар), карат кораби и самолети по зададен курс (радионавигация), наблюдават радиоизлъчването на небесни тела (радиоастрономия) и др.

По-долу ще разгледаме някои от приложенията на електромагнитните вълни, споменати тук по-подробно. Но дори едно просто (и далеч не пълно) изброяване на тези приложения говори много за изключителното значение на тези вълни.

Въпреки различната природа на механичните и електромагнитните вълни, има много общи модели, присъщи на всяко вълново явление. Един от основните закони от този вид е, че всяка вълна се разпространява от една точка в друга не моментално, а с определена скорост.

Тези явления са присъщи на вълни от всякакво естество. Освен това явленията интерференция, дифракция и поляризация са характерни само за вълновите процеси и могат да бъдат обяснени само въз основа на вълновата теория.

Отражение и пречупване.Разпространението на вълните се описва геометрично с помощта на лъчи. В хомогенна среда ( н= const) лъчите са праволинейни. В същото време на границата между медиите посоките им се променят. В този случай се образуват две вълни: отразена, разпространяваща се в първата среда с еднаква скорост, и пречупена, разпространяваща се във втората среда с различна скорост, в зависимост от свойствата на тази среда. Феноменът на отражението е известен както за звукови (ехо), така и за светлинни вълни. Поради отразяването на светлината в огледалото се образува въображаем образ. Пречупването на светлината е в основата на много интересни атмосферни явления. Намира широко приложение в различни оптични устройства: лещи, призми, оптични влакна. Тези устройства са елементи на устройства за различни цели: камери, микроскопи и телескопи, перископи, проектори, оптични комуникационни системи и др.

Намесавълни - феноменът на преразпределение на енергията, когато се наслагват две (или няколко) кохерентни (съвпадащи) вълни, придружени от появата на интерференчен модел на редуващи се максимуми и минимуми на интензитета (амплитудата) на получената вълна. Кохерентни се наричат ​​вълни, при които фазовата разлика в точката на добавяне остава непроменена във времето, но може да се променя от точка на точка и в пространството. Ако вълните се срещнат ʼʼвъв фазаʼʼ, ᴛ.ᴇ. едновременно достигат максималното отклонение в едната посока, след което се подсилват взаимно и ако се срещнат ʼʼв противофазаʼʼ, ᴛ.ᴇ. едновременно постигат противоположни отклонения, след което се отслабват взаимно. Координацията на трептенията на две вълни (кохерентност) на две вълни при светлината е възможна само ако те имат общ произход, което се дължи на особеностите на радиационните процеси. Изключение правят лазерите, чието излъчване се характеризира с висока кохерентност. Поради тази причина, за да се наблюдава интерференция, светлината, идваща от един източник, се разделя на две групи вълни, или преминаващи през два отвора (процепа) в непрозрачен екран, или поради отражение и пречупване на интерфейса в тънки филми. Модел на смущение от монохроматичен източник ( λ=конст) на екрана за лъчи, преминаващи през два тесни близко разположени процепа, има формата на редуващи се ярки и тъмни ивици (експеримент на Юнг, 1801 ᴦ.). Ярки ивици - максимумите на интензитета се наблюдават в онези точки на екрана, където вълните от два процепа се срещат ʼʼвъв фазаʼʼ, т.е. тяхната фазова разлика

, m =0,1,2,…,(3.10)

Това съответства на разликата в пътя на лъчите, кратна на цяло число дължини на вълните λ

, m =0,1,2,…,(3.11)

Тъмни ивици (взаимно погасяване), ᴛ.ᴇ. минимумите на интензитета се появяват в онези точки на екрана, където вълните се срещат ʼʼв противофазаʼʼ, т.е. тяхната фазова разлика е

, m =0,1,2,…,(3.12)

Това съответства на разликата в пътя на лъчите, кратна на нечетен брой полувълни

, m =0,1,2,….(3.13)

Интерференция се наблюдава при различни вълни. Интерференция с бяла светлина, включително всички дължини на вълната на видимата светлина в обхвата на дължината на вълната микрони могат да се появят като ирисцентно оцветяване на тънки филми от бензин върху повърхността на вода, сапунени мехурчета, оксидни филми по повърхността на метали. Условията на максимума на интерференцията в различни точки на филма са изпълнени за различни вълни с различна дължина, което води до усилване на вълни с различни цветове. Условията на смущение се определят от дължината на вълната, която за видимата светлина е част от микрона (1 μm = 10 -6 m), в тази връзка това явление е в основата на различни прецизни (ʼʼултрапрецизниʼʼ) методи за изследване, контрол и измерване. Използването на интерференция се основава на използването на интерферометри, интерферентни спектроскопи, както и метода на холографията. Светлинната интерференция се използва за измерване на дължината на вълната на лъчение, изследване на фината структура на спектралните линии, определяне на плътността, показателите на пречупване на веществата и дебелината на тънките покрития.

Дифракция- съвкупност от явления, възникващи по време на разпространението на вълна в среда с изразена нехомогенност на свойствата. Това се наблюдава, когато вълните преминават през дупка в екрана, близо до границата на непрозрачни обекти и т.н. Дифракцията кара вълната да се увива около препятствие, чиито размери са съизмерими с дължината на вълната. Ако размерът на препятствието е много по-голям от дължината на вълната, тогава дифракцията е слабо проявена. Върху макроскопични препятствия се наблюдава дифракция на звук, сеизмични вълни, радиовълни, за които 1 см км. Струва си да се каже, че за да се наблюдава дифракцията на светлината, препятствията трябва да имат значително по-малки размери. Дифракцията на звуковите вълни обяснява способността да чувате гласа на човек, който е зад ъгъла на къщата. Дифракцията на радиовълните около земната повърхност обяснява приемането на радиосигнали в обхвата на дълги и средни радиовълни далеч отвъд линията на видимост на излъчващата антена.

Дифракцията на вълните се придружава от тяхната интерференция, което води до образуването на дифракционна картина, редуващи се максимуми и минимуми на интензитета. Когато светлината преминава през дифракционна решетка, която представлява набор от редуващи се успоредни прозрачни и непрозрачни ленти (до 1000 на 1 mm), на екрана се появява дифракционна картина, положението на максимумите на която зависи от дължината на вълната на излъчване. Това прави възможно използването на дифракционна решетка за анализ на спектралния състав на радиацията. Структурата на кристално вещество е подобна на триизмерна дифракционна решетка. Наблюдението на дифракционната картина по време на преминаването на рентгенови лъчи, лъч от електрони или неврони през кристали, в които частиците на веществото (атоми, йони, молекули) са подредени по подреден начин, позволява да се изследват характеристиките на техните структура. Характерната стойност за междуатомните разстояния е d ~ 10 -10 m, което съответства на дължините на вълните на използваното лъчение и ги прави незаменими за кристалографски анализ.

Дифракцията на светлината определя границата на разделителната способност на оптичните инструменти (телескопи, микроскопи и др.). Разделителна способност - минималното разстояние между два обекта, при което те се виждат отделно, не се сливат - са разрешени. Поради дифракцията изображението на точков източник (например звезда в телескоп) изглежда като кръг, така че обектите, които са близо един до друг, не се разрешават. Разделителната способност зависи от редица параметри, включително дължината на вълната: колкото по-къса е дължината на вълната, толкова по-добра е разделителната способност. Поради тази причина размерът на обект, наблюдаван в оптичен микроскоп, е ограничен от дължината на вълната на светлината (приблизително 0,5 µm).

Явлението интерференция и дифракция на светлината е в основата на принципа на записване и възпроизвеждане на изображения в холографията. Методът, предложен през 1948 г. от Д. Габор (1900 - 1979), фиксира интерферентната картина, получена чрез осветяване на обект и фотографска плака с кохерентни лъчи. Получената холограма представлява редуващи се светли и тъмни петна, които не приличат на обекта, но дифракцията от холограмата на светлинни вълни, идентични с тези, използвани при записването й, дава възможност да се възстанови вълната, разпръсната от реалния обект, и да се получат нейните три -измерен образ.

Поляризация- явление, характерно само за напречните вълни. Напречността на светлинните вълни (както и на всички други електромагнитни вълни) се изразява във факта, че векторите на електрически () и магнитни индукционни () полета, които се колебаят в тях, са перпендикулярни на посоката на разпространение на вълната. В същото време тези вектори са взаимно перпендикулярни, следователно, за да се опише напълно състоянието на поляризация на светлината, е необходимо да се знае поведението само на един от тях. Действието на светлината върху записващите устройства се определя от вектора на напрегнатост на електричното поле, който се нарича светлинен вектор.

Светлинни вълни, излъчвани от естествен източник на радиация ᴛ.ᴇ. набор от независими атоми, не са поляризирани, т.к посоката на трептене на светлинния вектор () в естествен лъч ще се променя непрекъснато и произволно, оставайки перпендикулярна на вектора на скоростта на вълната.

Светлината, при която посоката на светлинния вектор остава непроменена, се нарича линейно поляризирана. Поляризацията е подреждането на векторните трептения. Пример за това е хармонична вълна. За поляризиране на светлината се използват устройства, наречени поляризатори, чиято работа се основава на характеристиките на процесите на отражение и пречупване на светлината, както и на анизотропията на оптичните свойства на веществото в кристално състояние. Светлинният вектор в лъча, преминаващ през поляризатора, осцилира в равнина, наречена равнина на поляризатора. Когато поляризираната светлина преминава през втория поляризатор, се оказва, че интензитетът на предавания лъч се променя с въртенето на поляризатора. Светлината преминава през устройството без поглъщане, ако нейната поляризация съвпада с равнината на втория поляризатор и е напълно блокирана от него, когато кристалът се завърти на 90 градуса, когато равнината на трептенията на поляризираната светлина е перпендикулярна на равнината на втория поляризатор. поляризатор.

Поляризацията на светлината намира широко приложение в различни области на научните изследвания и технологиите. използва се при микроскопски изследвания, звукозапис, оптична локация, високоскоростни филми и фотография, в хранително-вкусовата промишленост (захариметрия) и др.

дисперсия- зависимост на скоростта на разпространение на вълните от тяхната честота (дължина на вълната). Когато електромагнитните вълни се разпространяват в среда, възникват -

Дисперсията се определя от физичните свойства на средата, в която се разпространяват вълните. Например във вакуум електромагнитните вълни се разпространяват без дисперсия, докато в реална среда, дори в такава разредена като йоносферата на Земята, възниква дисперсия. Звуковите и ултразвуковите вълни също откриват дисперсия. Когато се разпространяват в среда, хармоничните вълни с различни честоти, на които трябва да се разложи сигнала, се разпространяват с различни скорости, което води до изкривяване на формата на сигнала. Дисперсия на светлината - зависимостта на коефициента на пречупване на дадено вещество от честотата (дължината на вълната) на светлината. Когато скоростта на светлината се променя в зависимост от честотата (дължината на вълната), индексът на пречупване се променя. В резултат на дисперсия бялата светлина, състояща се от множество вълни с различни честоти, се разлага при преминаване през прозрачна тристенна призма и образува непрекъснат (непрекъснат) спектър.
Хостван на ref.rf
Изследването на този спектър доведе И. Нютон (1672) до откриването на дисперсията на светлината. За веществата, които са прозрачни в дадена област от спектъра, индексът на пречупване нараства с увеличаване на честотата (намаляване на дължината на вълната), което съответства на разпределението на цветовете в спектъра. Най-високият индекс на пречупване е за виолетовата светлина (=0,38 µm), най-нисък за червената (=0,76 µm). Подобно явление се наблюдава в природата при разпространението на слънчевата светлина в атмосферата и нейното пречупване в частици вода (през лятото) и лед (през зимата). Това създава дъга или слънчев ореол.

Доплер ефект.Ефектът на Доплер е промяна в честотата или дължината на вълната, възприемана от наблюдателя (приемника), поради движението на източника на вълна и наблюдателя един спрямо друг. Скорост на вълната uсе определя от свойствата на средата и не се променя, когато източникът или наблюдателят се движат. Ако наблюдателят или източникът на вълна се движи със скорост спрямо средата, тогава честотата vполучените вълни стават различни. В този случай, както е установено от К. Доплер (1803 - 1853), когато наблюдателят се приближи до източника, честотата на вълните се увеличава, а когато се отстрани, тя намалява. Това съответства на намаляване на дължината на вълната λ тъй като източникът и наблюдателят се приближават един към друг и се увеличават λ когато са взаимно премахнати. За звуковите вълни ефектът на Доплер се проявява в увеличаване на височината на звука, когато източникът на звук и наблюдателят се приближат един към друг (за 1 секнаблюдателят възприема по-голям брой вълни) и съответно в понижаването на тона на звука при тяхното отстраняване. Ефектът на Доплер също причинява ʼʼчервеното преместванеʼʼ, както е описано по-горе. - понижаване на честотите на електромагнитното излъчване от движещ се източник. Това име се дължи на факта, че във видимата част на спектъра, в резултат на ефекта на Доплер, линиите се изместват към червения край; ʼʼчервено отместванеʼʼ се наблюдава и при излъчване на всякакви други честоти, например в радиообхвата. Обратният ефект, свързан с повишаване на честотите, обикновено се нарича синьо (или виолетово) изместване. В астрофизиката се разглеждат две ʼʼчервени преместванияʼʼ – космологично и гравитационно. Космологично (метагалактично) се нарича ʼʼчервено отместванеʼʼ, наблюдавано за всички далечни източници (галактики, квазари) - намаляване на честотите на излъчване, което показва отдалечаването на тези източници един от друг и по-специално от нашата Галактика, т.е. за нестационарност (разширяване ) Метагалактики. ʼʼЧервеното отместванеʼʼ за галактиките е открито от американския астроном У. Слайфър през 1912-14 г.; през 1929 г. Е. Хъбъл открива, че за далечните галактики тя е по-голяма, отколкото за близките, и нараства приблизително пропорционално на разстоянието. Това направи възможно разкриването на закона за взаимното отдалечаване (отстъпление) на галактиките. Законът на Хъбъл в този случай е записан във формата

u = HR; (3.14)

(uе скоростта на отдалечаване на галактиката, r- разстояние до него, H -константа на Хъбъл). Определяйки по величината на скоростта на ʼʼʼʼʼʼʼʼe ʼʼотдалечаване на галактиката, може да се изчисли разстоянието до нея. За да определите разстоянията до извънгалактични обекти с помощта на тази формула, трябва да знаете числената стойност на константата на Хъбъл Н.Познаването на тази константа е много важно и за космологията: с нея е свързано определянето на ʼʼвъзрасттаʼʼ на Вселената. В началото на 70-те години константата на Хъбъл беше приета за равна H =(3 – 5)*10 -18 s -1 , реципрочен T = 1/H = 18 милиарда години. Гравитационното ʼʼчервено отместванеʼʼ е следствие от забавяне на хода на времето и се дължи на гравитационното поле (ефектът от общата теория на относителността). Това явление се нарича още ефект на Айнщайн или генерализиран ефект на Доплер. Наблюдава се от 1919 г., първо в радиацията на Слънцето, а след това и в някои други звезди. В редица случаи (например при гравитационен колапс) трябва да се наблюдава "червено изместване" и от двата вида.

Общинско бюджетно учебно заведение - средно

Средно училище № 2 на името на А. И. Херцен, Клинци, Брянска област

Урок по темата

Подготвен и домакин:

Учител по физика

Прохоренко Анна

Александровна

Клинци, 2013 г

Съдържание:

Урок по темата „Вълнов феномен. Разпространение на механични вълни. Дължина на вълната. Скорост на вълната. »

Целта на урока: въведе понятията вълна, дължина и скорост на вълната, условие за разпространение на вълната, видове вълни, научи учениците да прилагат формули за намиране на дължината и скоростта на вълна; да изследва причините за разпространението на напречни и надлъжни вълни;

Методически задачи:

Образователни : запознаване на учениците с произхода на термина "вълна, дължина на вълната, скорост на вълната"; покажете на учениците феномена на разпространение на вълните и също така с помощта на експерименти докажете разпространението на два вида вълни: напречни и надлъжни.

Образователни : да насърчава развитието на речта, мисленето, когнитивните и общите трудови умения; да насърчава овладяването на методите на научното изследване: анализ и синтез.

Образователни :

Тип урок: изучаване на нов материал.

Методи: словесно, визуално, практично.

Оборудване: компютър, презентация.

Демо версии:

Напречни и надлъжни вълни.

Разпространение на напречни и надлъжни вълни.

План на урока:

Организация на началото на урока.

мотивационен етап. Поставяне на цели, цели на урока.

Учене на нов материал

Затвърдяване на нови знания.

Обобщаване на урока.

ПО ВРЕМЕ НА ЗАНЯТИЯТА

1. Организационен етап

2. мотивационен етап. Поставяне на цели, цели на урока.

Какво видяхте в тези видеоклипове? (вълни)

Какви видове вълни видяхте?

Въз основа на вашите отговори ще се опитаме да поставим цели за днешния урок с вас, за това нека си спомним какъв е планът за изучаване на понятието, в този случай понятието вълна? (Какво е вълна, т.е. определение, видове вълни, характеристики на вълните)

В днешния урок ще ви помогна с понятията вълна, дължина и скорост на вълната, условие за разпространение на вълната, видове вълни, ще науча учениците да прилагат формули за намиране на дължината и скоростта на вълната; да изследва причините за разпространението на напречни и надлъжни вълни;с да формират добросъвестно отношение към учебната работа, положителна мотивация за учене, комуникативни умения; допринасят за възпитанието на човечност, дисциплина, естетическо възприемане на света.

1. Учене на нов материал

Сега трябва, според плана, който е представен на екрана и на листовете хартия на вашите бюра, и след като прочетете параграфи 42 и 43, намерете необходимата информация и я напишете.

план:

Вълнова концепция

Условия за възникване на вълна

Източник на вълна

Какво е необходимо, за да възникне вълна

Видове вълни (дефиниции)

Вълна - вибрации, които се разпространяват в пространството във времето. Вълните възникват главно поради еластични сили.

Характеристики на вълната:

Механичните вълни могат да се разпространяват само в някаква среда (вещество): в газ, в течност, в твърдо тяло.

Механична вълна не може да възникне във вакуум.

Източникът на вълните са трептящи тела, които създават деформация на средата в околното пространство. (ориз)

За възникване на механична вълна е необходимо:

1. Наличието на еластична среда

2 . Наличието на източник на вибрации - деформация на средата

Типове вълни:

Напречно - при което трептенията възникват перпендикулярно на посоката на движение на вълната. Срещат се само в твърди вещества.

Надлъжно- при които възникват трептения по посока на разпространение на вълната.Срещат се във всяка среда (течности, газове, твърди вещества).

Разглеждаме таблица, обобщаваща предишни знания. (Вижте презентацията)

Ние заключаваме: механична вълна:

процесът на разпространение на вибрациите в еластична среда;

в този случай енергията се прехвърля от частица на частица;

няма пренос на материя;

За да се създаде механична вълна, е необходима еластична среда: течност, твърдо вещество или газ.

И сега ще разгледаме и запишем основните характеристики на вълните.

Какви величини характеризират вълната

Всяка вълна се разпространява с определена скорост. Под скоростvвълните разбират скоростта на разпространение на смущението. Скоростта на вълната се определя от свойствата на средата, в която се разпространява тази вълна. Когато една вълна преминава от една среда в друга, нейната скорост се променя.

Дължината на вълната λ е разстоянието, на което вълната се разпространява за време, равно на периода на трептенията в нея.

Основни характеристики: λ=v* T, λ - дължина на вълната m,vе скоростта на разпространение m/s, T е периодът на вълната c.

4. Затвърдяване на нови знания.

Какво е вълна?

Вълнови условия?

Какви видове вълни познавате?

Може ли напречна вълна да се разпространява във вода?

Какво се нарича дължина на вълната?

Каква е скоростта на разпространение на вълната?

Как да свържем скоростта и дължината на вълната?

Разглеждаме 2 вида и определяме коя вълна къде е?

Решавам проблеми:

Определете дължината на вълната при честота 200 Hz, ако скоростта на разпространение на вълната е 340 m/s. (68000 м=68 км)

По повърхността на водата в езерото вълната се разпространява със скорост 6 m/s. Лист от дърво плува по повърхността на водата. Определете честотата и периода на трептене на листа, ако дължината на вълната е 3 m (0,5 m, 2 s -1 )

Дължината на вълната е 2 m, а скоростта на разпространение е 400 m/s. Определете колко пълни трептения прави тази вълна за 0,1 s (20)

Смятаме го за интересно : Вълните на повърхността на течността не са нито надлъжни, нито напречни. Ако хвърлите малка топка на повърхността на водата, можете да видите, че тя се движи, люлеейки се на вълните, по кръгова пътека. По този начин вълната на повърхността на течност е резултат от добавянето на надлъжно и напречно движение на водни частици.

5. Обобщаване на урока.

И така, нека обобщим.

Какви думи бихте използвали, за да опишете състоянието след урока?:

Знанието е знание само когато е придобито с усилията на мисълта, а не чрез паметта;

О, колко съм уморен от тази суматоха ... ..

Разбрахте блаженството на обучението, късмета, закона и тайната

Изучаването на темата "Механични вълни" не е толкова лесно!!!

6 . Информация за домашните.

Планирайте отговорите на въпроси, като използвате §§42-44

Добре е да знаете формулите и определенията по темата "Вълни"

По желание: направете кръстословица на тема "Механични вълни"

Задачи:

Рибарят забеляза, че за 10 секунди плувката прави 20 трептения на вълните, а разстоянието между съседните вълнови гърбици е 1,2 м. Каква е скоростта на разпространение на вълната?(T=n/t; T=10/5=2c; λ=υ*ν; ν=1/T; λ=υ/T; υ=λ*T*υ=1*2=2(m/s) ))

Дължината на вълната е 5 m, а честотата й е 3 Hz. Определете скоростта на вълната (1,6 m/s)

Самоанализ

Урокът се проведе в 11 клас на тема „вълново явление. Разпространение на механични вълни. Дължина на вълната. Скорост на вълната.Това е тринадесетият урок от раздела по физика "Механични вибрации и вълни". Вид на урока: изучаване на нов материал.

Урокът взе предвид триединната дидактическа цел: образователна, развиваща, възпитателна. Поставих образователната цел да запозная учениците с произхода на понятието „вълна, дължина на вълната, скорост на вълната“; покажете на учениците феномена на разпространение на вълните и също така с помощта на експерименти докажете съществуването на два вида вълни: напречни и надлъжни. Като развиваща цел поставям формирането на ясни представи на учениците за условията за разпространение на вълните; развитие на логическо и теоретично мислене, въображение, памет при решаване на задачи и консолидиране на ЗУН. Поставил съм си като образователна цел: да формират добросъвестно отношение към учебната работа, положителна мотивация за учене, комуникативни умения; допринасят за възпитанието на човечност, дисциплина, естетическо възприемане на света.

По време на урока преминахме през следните стъпки:

Организационен етап

Мотивация и целеполагане, цели на урока. На този етап, въз основа на гледания видеоклип, ние определихме целите и задачите на урока и проведохме мотивация. Използване на: вербален метод под формата на разговор, визуален метод под формата на гледане на видеоклип.

Учене на нов материал

На този етап предвидих логическа връзка при обяснение на нов материал: последователност, достъпност, разбираемост. Основните методи на урока бяха: вербален (разговор), нагледен (демонстрации, компютърно моделиране). Форма на работа: индивидуална.

Фиксиране на нов материал

При поправянето на ЗУН на учениците използвах интерактивни задачи от мултимедийното ръководство в раздел „Механични вълни“, като решавах задачи на дъската с обяснение. Основните методи на урока бяха: практически (решаване на проблеми), устни (разговор по въпроси)

Обобщаване.

На този етап използвах вербалния метод под формата на разговор, момчетата отговориха на поставените въпроси.

Отражението е готово. Разбрахме дали поставените в началото на урока цели са постигнати, което им беше трудно в този урок. Двама ученици бяха оценени за задачите и няколко ученици получиха оценки за отговорите.

Информация за домашните.

На този етап учениците бяха помолени да запишат домашното си под формата на отговор на въпрос според плана и няколко задачи на лист хартия. И по желание направете кръстословица.

Смятам, че триединната дидактическа цел на урока е постигната.

Физическа природа на вълните Механични
еластична
На повърхност
течности
електромагнитни
светлина
Рентгенов
Звук
радио вълни
сеизмични

Механичната вълна е трептене на частици материя, разпространяващи се в пространството.

Точките на средата, в които се разпространяват вълни, осцилиращи в една фаза, се наричат ​​вълнови повърхности.

За възникването на механична вълна са необходими две условия:

Наличието на околната среда.
Наличието на източник на вибрации.

Сравнявайки посоката на разпространение на вълната и посоката на трептене на точките на средата, е възможно да се разграничат надлъжни и напречни вълни.

Вълни, при които посоката на трептене на точките на възбудената среда е успоредна на посоката на разпространение на вълната, се наричат ​​надлъжни.

Вълните, при които посоката на трептене на точките на възбудената среда е перпендикулярна на посоката на разпространение на вълната, се наричат ​​напречни.

Вълни в каква посока
флуктуации на точките на възбудената среда
перпендикулярно на посоката
разпространение на вълните се наричат
напречен.

Вълните на повърхността на течността не са нито надлъжни, нито напречни. По този начин, вълна на повърхността на течност е

Вълни на
повърхности
течностите не са
не са нито едно от двете
надлъжно, нито
напречен. Така
начин, махайте напред
повърхности
течности
представлява
суперпозиция
надлъжни и
напречен
молекулярни движения.

Кръгови вълни на повърхността на течност

Наблюдение на вълни върху повърхността на течност
ви позволява да изследвате и визуализирате много
вълнови явления, общи за различните видове вълни:
интерференция, дифракция, отражение на вълни и др.

Свойства на механичните вълни

Всички вълни достигат интерфейса
две медии преживяват отражение

Ако една вълна преминава от една среда в друга, падайки върху границата между две среди под някакъв ъгъл, различен от нула, тогава тя изпитва

Ако вълната премине от една среда към
друг, попадащ на интерфейса между две медии
под някакъв ъгъл, различен от нула,
тогава тя изпитва пречупване

Една вълна може да заобиколи препятствия, чиито размери са съизмерими с нейната дължина. Феноменът на вълните, които се огъват около препятствия, се нарича дифракция.

Вълнови източници, осцилиращи с еднаква честота и постоянна фазова разлика, се наричат ​​кохерентни. Като всяка вълна, образувана от

Източници на вълни, осцилиращи със същото
честота и постоянна фазова разлика
се наричат ​​кохерентни.
Като всяка вълна, образувана от кохерентни
източниците могат да се припокриват и
в резултат на суперпозиция има
вълнова интерференция.

Звукът е еластични вълни, които се разпространяват в газове, течности, твърди тела и се възприемат от ушите на човека и животните. механични вълни

Звукът е еластични вълни
разпространяващи се в газове, течности,
твърди тела и се възприемат от ухото
човек и животни.
Механични вълни, които причиняват
усещането за звук се нарича звук
вълни.

звукови вълни
представлявам
надлъжни вълни,
което се случва
редуване на кондензации и
изхвърляния.

За да чуете звука, трябва:

източник на звук;
еластична среда между него и ухото
определен диапазон от вибрационни честоти
източник на звук - между 16 Hz и 20000 Hz;
достатъчно за възприемане на ухото
мощност на звуковата вълна.

Механични вълни, възникващи в еластични среди, в които частиците на средата осцилират с честоти, по-ниски от честотите на звуковия диапазон

Генерирани механични вълни
в еластични среди, в които
частиците на средата трептят с
честоти по-ниски от честотите
звуков диапазон се наричат
инфразвукови вълни.

Механични вълни, възникващи в еластични среди, при които частиците на средата осцилират с честоти, по-големи от честотите на звуковия диапазон

механични вълни,
появяващи се в
еластична среда,
кои частици
средите се колебаят с
честоти, големи
отколкото честотата на звука
обхват се наричат
ултразвукова
вълни.

>> Вълнови явления

§ 42 ВЪЛНОВИ ЯВЛЕНИЯ

Всеки от нас е наблюдавал как вълните се разпръскват в кръгове от камък, хвърлен върху спокойната повърхност на езеро или езеро (фиг. 6.1). Мнозина наблюдаваха как морските вълни се разбиват в брега. Всички четат истории за морски пътешествия, за чудовищната сила на морските вълни, които лесно разклащат големи кораби. Въпреки това, когато наблюдаваме тези явления, не всеки знае, че звукът от плискане на вода достига до ухото ни на вълни във въздуха, който дишаме, че светлината, с която визуално възприемаме заобикалящата ни среда, също е вълново движение.

Вълновите процеси са изключително широко разпространени в природата. Има различни физически причини, които предизвикват вълнови движения. Но подобно на трептенията, всички видове вълни се описват количествено от едни и същи или почти едни и същи закони. Много трудни за разбиране въпроси стават по-ясни при сравняване на различни вълнови явления.

Какво се нарича вълна? Защо възникват вълни?Отделни частици на всяко тяло - твърдо, течно или газообразно - взаимодействат помежду си. Следователно, ако някоя частица от тялото започне да извършва колебателни движения, то в резултат на взаимодействието между частиците това движение започва да се разпространява във всички посоки с определена скорост.

Вълната е трептене, което се разпространява в пространството във времето.

Във въздуха, твърдите тела и вътре в течностите механичните вълни възникват поради действието на еластични сили. Тези сили осъществяват връзката между отделните части на тялото. Образуването на вълни на повърхността на водата се причинява от гравитацията и повърхностното напрежение.

Основните характеристики на вълновото движение могат да се видят най-ясно, ако разгледаме вълните на повърхността на водата. Това могат да бъдат например вълни, които са заоблени шахти, които се движат напред. Разстоянията между валовете, респективно гребените, са приблизително еднакви. Ако обаче лек обект, като например лист от дърво, е на повърхността на водата, по която се движи вълната, тогава той няма да бъде отнесен напред от вълната, а ще започне да се колебае нагоре и надолу, оставайки почти на едно място.

При възбуждане на вълна протича процесът на разпространение на трептенията, но не и пренасянето на материята. Вибрациите на водата, възникнали на някое място, например от хвърлен камък, се предават на съседни зони и постепенно се разпространяват във всички посоки, като включват все повече и повече частици от средата в колебателни движения. Водният поток не възниква, само местни форми на повърхността му се движат.

Скорост на вълната.Най-важната характеристика на вълната е скоростта на нейното разпространение. Вълни от каквото и да е естество не се разпространяват в космоса моментално. Тяхната скорост е ограничена. Можем да си представим, например, че една чайка лети над морето, и то по такъв начин, че винаги се намира над един и същи гребен на вълна. Скоростта на вълната в този случай е равна на скоростта на чайката. Вълните на повърхността на водата са удобни за наблюдение, тъй като скоростта на тяхното разпространение е сравнително ниска.

Напречни и надлъжни вълни.Също така е лесно да се наблюдават вълните, разпространяващи се по гумената корда. Ако единият край на кабела е фиксиран и, леко издърпвайки кабела с ръка, приведете другия му край в осцилаторно движение, тогава по кабела ще тече вълна (фиг. 6.2).

Скоростта на вълната ще бъде толкова по-голяма, колкото по-силно се изтегля кордата. Вълната ще достигне точката, където кабелът е фиксиран, ще се отрази и ще се върне обратно. В този експеримент, когато вълната се разпространява, формата на кабела се променя. Всеки участък от кабела осцилира около своето непроменливо равновесно положение.

Нека обърнем внимание на факта, че когато вълната се разпространява по кордата, трептенията възникват в посока, перпендикулярна на посоката на разпространение на вълната. Такива вълни се наричат ​​напречни (фиг. 6.3). При напречна вълна преместванията на отделни участъци от средата се извършват в посока, перпендикулярна на посоката на разпространение на вълната. В този случай възниква еластична деформация, наречена деформация на срязване. Отделните слоеве материя се изместват един спрямо друг. Когато се появи деформация на срязване в твърдо тяло, еластичните сили се стремят да върнат тялото в първоначалното му състояние. Именно еластичните сили предизвикват трептения на частиците на средата 1 .

Изместването на слоевете един спрямо друг в газове и течности не води до появата на еластични сили. Следователно напречните вълни не могат да съществуват в газове и течности. В твърдите тела възникват напречни вълни.

Но трептенията на частиците на средата могат да възникнат и по посока на разпространение на вълната (фиг. 6.4). Такава вълна се нарича надлъжна. Удобно е да наблюдавате надлъжната вълна върху дълга мека пружина с голям диаметър. Като удряте един от краищата на пружината с длан (фиг. 6.5, а), можете да видите как компресията (еластичен импулс) протича покрай пружината. С помощта на поредица от последователни въздействия е възможно да се възбуди вълна в пружината, която е последователно компресиране и разширяване на пружината, протичаща една след друга (фиг. 6.5, b).

И така, при надлъжна вълна възниква деформация на натиск. Еластичните сили, свързани с тази деформация, възникват както в твърди вещества, така и в течности и газове.

1 Когато говорим за трептенията на частиците на средата, имаме предвид трептенията на малки обеми от средата, а не трептенията на молекулите.

Тези сили предизвикват трептения на отделни участъци от средата. Следователно надлъжните вълни могат да се разпространяват във всички еластични среди. В твърдите тела скоростта на надлъжните вълни е по-голяма от скоростта на напречните вълни.

Това се взема предвид при определяне на разстоянието от огнището на земетресението до сеизмичната станция. Първо, на станцията се записва надлъжна вълна, тъй като нейната скорост в земната кора е по-голяма от тази на напречната вълна. След известно време се записва напречна вълна, която се възбужда при земетресение едновременно с надлъжната. Познавайки скоростите на надлъжните и напречните вълни в земната кора и времето на забавяне на напречната вълна, е възможно да се определи разстоянието до източника на земетресението.

Вълнова енергия.Когато се разпространява механична вълна, движението се предава от една частица на средата към друга. Свързано с предаването на движението е предаването на енергия. Основното свойство на всички вълни, независимо от тяхната природа, е преносът на енергия без пренасяне на цялото. Енергията идва от източник, който възбужда вибрации в началото на кордата, струната и т.н., и се разпространява заедно с вълната. Енергията се предава през всяко напречно сечение, като например кабел. Тази енергия се състои от кинетичната енергия на движението на частиците на средата и потенциалната енергия на тяхната еластична деформация. Постепенното намаляване на амплитудата на трептенията на частиците по време на разпространението на вълната е свързано с превръщането на част от механичната енергия във вътрешна енергия.

Вълната е трептене, което се разпространява в пространството във времето. Скоростта на вълната е крайна. Вълната пренася енергия, но не пренася субстанцията на средата.

1. Кои вълни се наричат ​​напречни и кои надлъжни!
2. Може ли напречна вълна да се разпространява във вода!

Мякишев Г. Я., Физика. 11 клас: учебник. за общо образование институции: основни и профилни. нива / Г. Я. Мякишев, Б. В. Буховцев, В. М. Чаругин; изд. В. И. Николаев, Н. А. Парфентева. - 17-то изд., преработено. и допълнителни - М.: Образование, 2008. - 399 с.: ил.

Планиране на физика, материали по физика 11 клас изтегляне, учебници онлайн

Съдържание на урока резюме на урокаопорна рамка презентация на уроци ускорителни методи интерактивни технологии Практикувайте задачи и упражнения самопроверка работилници, обучения, казуси, куестове домашни дискусионни въпроси риторични въпроси от студенти Илюстрации аудио, видео клипове и мултимедияснимки, картинки графики, таблици, схеми хумор, анекдоти, вицове, комикси притчи, поговорки, кръстословици, цитати Добавки резюметастатии чипове за любознателни измамни листове учебници основни и допълнителни речник на термините други Подобряване на учебниците и уроцитекоригиране на грешки в учебникаактуализиране на фрагмент в учебника елементи на иновация в урока замяна на остарели знания с нови Само за учители перфектни уроцикалендарен план за годината методически препоръки на дискусионната програма Интегрирани уроци