Vi går nå til studiet av forplantningen av svingninger. Hvis vi snakker om mekaniske vibrasjoner, det vil si om den oscillerende bevegelsen av partikler av ethvert fast, flytende eller gassformet medium, betyr forplantning av vibrasjoner overføring av vibrasjoner fra en partikkel av mediet til en annen. Overføringen av oscillasjoner skyldes det faktum at tilstøtende seksjoner av mediet er sammenkoblet. Denne koblingen kan utføres på forskjellige måter. Det kan særlig være forårsaket av de elastiske kreftene som oppstår fra deformasjonen av mediet under dets vibrasjoner. Som et resultat medfører en fluktuasjon, forårsaket på noen måte på ett sted, suksessiv forekomst av fluktuasjoner andre steder, mer og mer fjernt fra originalen, og en såkalt bølge oppstår.

Mekaniske bølgefenomener er av stor betydning for hverdagen. Disse fenomenene inkluderer forplantning av lydvibrasjoner, på grunn av elastisiteten til luften rundt oss. Takket være elastiske bølger kan vi høre på avstand. Sirkler som løper opp på overflaten av vannet fra en kastet stein, små krusninger på overflaten av innsjøen og enorme havbølger er også mekaniske bølger, men av en annen type. Her skyldes forbindelsen av tilstøtende deler av vannflaten ikke elastisitetskraften, men tyngdekraften (§ 38) eller overflatespenningskreftene (se bind I, § 250). I luften kan ikke bare lydbølger forplante seg, men også ødeleggende eksplosjonsbølger fra eksploderende skjell og bomber. Seismiske stasjoner registrerer bakkevibrasjoner forårsaket av jordskjelv som forekommer tusenvis av kilometer unna. Dette er bare mulig fordi seismiske bølger forplanter seg fra stedet for jordskjelvet - vibrasjoner i jordskorpen.

En enorm rolle spilles også av bølgefenomener av en helt annen karakter, nemlig elektromagnetiske bølger. Disse bølgene representerer overføringen fra et sted i rommet til et annet av svingningene til de elektriske og magnetiske feltene som skapes av elektriske ladninger og strømmer. Forbindelsen mellom naboseksjoner av det elektromagnetiske feltet skyldes det faktum at enhver endring i det elektriske feltet forårsaker utseendet til et magnetfelt, og omvendt, enhver endring i det magnetiske feltet skaper et elektrisk felt (§ 54), A solid , flytende eller gassformig medium kan i stor grad påvirke forplantningen av elektromagnetiske bølger, men tilstedeværelsen av et slikt medium er ikke nødvendig for disse bølgene. Elektromagnetiske bølger kan forplante seg overalt hvor et elektromagnetisk felt kan eksistere, og dermed i et vakuum, dvs. i et rom som ikke inneholder atomer.

Fenomenene forårsaket av elektromagnetiske bølger inkluderer for eksempel lys. På samme måte som et visst frekvensområde av mekaniske vibrasjoner oppfattes av øret vårt og gir oss følelsen av lyd, så oppfattes et visst (og, som vi skal se, svært smalt) frekvensområde av elektromagnetiske vibrasjoner av øyet vårt og gir oss følelse av lys.

Ved å observere lysets forplantning kan man direkte verifisere at elektromagnetiske bølger kan forplante seg i et vakuum. Ved å plassere en elektrisk eller urverksklokke under glassklokken til en luftpumpe og pumpe ut luften, finner vi ut at lyden gradvis forsvinner etter hvert som den pumpes ut og til slutt stopper. Bildet av alt som er under klokken og bak den, synlig for øyet, opplever ingen endringer. Det er vanskelig å overvurdere denne egenskapen til elektromagnetiske bølger. Mekaniske bølger går ikke utover jordens atmosfære; elektromagnetiske bølger åpner for oss de bredeste vidder av universet. Lysbølger lar oss se solen, stjerner og andre himmellegemer, atskilt fra oss av enorme «tomme» rom; ved hjelp av elektromagnetiske bølger av svært forskjellig lengde som når oss fra disse fjerne kroppene, kan vi trekke de viktigste konklusjonene om universets struktur.

I 1895 Den russiske fysikeren og oppfinneren Alexander Stepanovich Popov (1859-1906) oppdaget et nytt grenseløst bruksområde for elektromagnetiske bølger. Han oppfant utstyr som gjør det mulig å bruke disse bølgene til signaloverføring – telegrafi uten ledninger. Dermed ble trådløs kommunikasjon, eller radio, født, takket være hvilket et stort spekter av elektromagnetiske bølger, mye lengre enn lysbølger, fikk eksepsjonell praktisk og vitenskapelig betydning (§ 60).

Den nåværende utviklingen av denne største oppfinnelsen er slik at man med rette kan snakke om radioen som et av moderne teknologis vidundere. I dag gjør radio det mulig ikke bare å utføre trådløs telegraf- og telefonkommunikasjon mellom alle punkter på kloden, men også å overføre bilder (fjernsyn og fototelegrafi), styre maskiner og prosjektiler på avstand (telekontroll), oppdage og til og med se fjernt. objekter som selv ikke sender ut radiobølger av seg selv (radar), kjører skip og fly langs en gitt kurs (radionavigasjon), observerer radioutslipp fra himmellegemer (radioastronomi), etc.

Nedenfor vil vi vurdere noen av anvendelsene av elektromagnetiske bølger nevnt her mer detaljert. Men selv en enkel (og langt fra fullstendig) oppregning av disse applikasjonene sier mye om den eksepsjonelle betydningen av disse bølgene.

Til tross for den forskjellige naturen til mekaniske og elektromagnetiske bølger, er det mange generelle mønstre iboende i alle bølgefenomener. En av hovedlovene av denne typen er at enhver bølge forplanter seg fra ett punkt til et annet ikke øyeblikkelig, men med en viss hastighet.

Disse fenomenene er iboende i bølger av enhver art. Dessuten er fenomenene interferens, diffraksjon og polarisering kun karakteristiske for bølgeprosesser og kan bare forklares på grunnlag av bølgeteori.

Refleksjon og refraksjon. Utbredelsen av bølger er geometrisk beskrevet ved hjelp av stråler. I et homogent miljø ( n= const) strålene er rettlinjede. Samtidig, i grensesnittet mellom mediene, endres retningene deres. I dette tilfellet dannes to bølger: reflektert, forplanter seg i det første mediet med samme hastighet, og brutt, forplanter seg i det andre mediet med en annen hastighet, avhengig av egenskapene til dette mediet. Fenomenet refleksjon er kjent for både lyd (ekko) og lysbølger. På grunn av refleksjon av lys dannes et imaginært bilde i speilet. Brytningen av lys ligger til grunn for mange interessante atmosfæriske fenomener. Det er mye brukt i forskjellige optiske enheter: linser, prismer, optiske fibre. Disse enhetene er elementer av enheter for ulike formål: kameraer, mikroskoper og teleskoper, periskoper, projektorer, optiske kommunikasjonssystemer, etc.

Innblanding bølger - fenomenet energiomfordeling når to (eller flere) koherente (matchede) bølger er overlagret, ledsaget av utseendet til et interferensmønster med vekslende maksima og minimum for intensiteten (amplituden) til den resulterende bølgen. Bølger kalles koherente, for hvilke faseforskjellen ved addisjonspunktet forblir uendret i tid, men kan endres fra punkt til punkt og i rom. Hvis bølgene møter ʼʼinfaseʼʼ, ᴛ.ᴇ. samtidig når det maksimale avviket i én retning, så forsterker de hverandre, og hvis de møter ʼʼin antifaseʼʼ, ᴛ.ᴇ. samtidig oppnå motsatte avvik, for så å svekke hverandre. Koordinering av oscillasjonene til to bølger (koherens) av to bølger i tilfelle av lys er bare mulig hvis de har en felles opprinnelse, noe som skyldes særegenhetene til strålingsprosessene. Unntaket er lasere, hvis stråling er preget av høy koherens. Av denne grunn, for å observere interferens, blir lys som kommer fra én kilde delt inn i to grupper av bølger, som enten passerer gjennom to hull (spalter) i en ugjennomsiktig skjerm, eller på grunn av refleksjon og brytning ved grensesnittet i tynne filmer. Interferensmønster fra en monokromatisk kilde ( λ=konst) på skjermen for stråler som passerer gjennom to smale tettsittende spalter, har form av vekslende lyse og mørke striper (Jungs eksperiment, 1801 ᴦ.). Lyse striper - intensitetsmaksima observeres på de punktene på skjermen der bølgene fra to spalter møter ''in fase'', dvs. faseforskjellen deres

, m =0,1,2,…,(3.10)

Dette tilsvarer forskjellen i banen til strålene, et multiplum av et heltall av bølgelengder λ

, m =0,1,2,…,(3.11)

Mørke striper (gjensidig tilbakebetaling), ᴛ.ᴇ. intensitetsminima forekommer på de punktene på skjermen der bølgene møter ''in antifase'', dvs. faseforskjellen deres er

, m =0,1,2,…,(3.12)

Dette tilsvarer forskjellen i banen til strålene, et multiplum av et oddetall av halvbølger

, m =0,1,2,….(3.13)

Interferens observeres for forskjellige bølger. Interferens med hvitt lys, inkludert alle bølgelengder av synlig lys i bølgelengdeområdet mikron kan vises som iriserende farging av tynne bensinfilmer på overflaten av vann, såpebobler, oksidfilmer på overflaten av metaller. Betingelsene for interferensmaksimum ved forskjellige punkter av filmen er tilfredsstilt for forskjellige bølger med forskjellige bølgelengder, noe som fører til forsterkning av bølger med forskjellige farger. Interferensforholdene bestemmes av bølgelengden, som for synlig lys er en brøkdel av en mikron (1 μm = 10 -6 m), i denne forbindelse ligger dette fenomenet til grunn for ulike presisjons- ('ultraprecise'') metoder for forskning, kontroll og måling. Bruken av interferens er basert på bruk av interferometre, interferensspektroskop, samt holografimetoden. Lysinterferens brukes til å måle bølgelengden til stråling, studere den fine strukturen til spektrallinjer, bestemme tettheter, brytningsindekser for stoffer og tykkelser på tynne belegg.

Diffraksjon- et sett med fenomener som oppstår under forplantningen av en bølge i et medium med en uttalt inhomogenitet av egenskaper. Dette observeres når bølger passerer gjennom et hull i skjermen, nær grensen til ugjennomsiktige gjenstander, etc. Diffraksjon får bølgen til å vikle seg rundt en hindring hvis dimensjoner er i samsvar med bølgelengden. Hvis størrelsen på hindringen er mye større enn bølgelengden, manifesteres diffraksjonen svakt. På makroskopiske hindringer observeres diffraksjon av lyd, seismiske bølger, radiobølger, for hvilke 1 cm km. Det er verdt å si at for å observere lysets diffraksjon, må hindringene ha betydelig mindre dimensjoner. Diffraksjonen av lydbølger forklarer evnen til å høre stemmen til en person som er rundt hjørnet av huset. Diffraksjonen av radiobølger rundt jordoverflaten forklarer mottaket av radiosignaler i rekkevidden av lange og mellomstore radiobølger langt utenfor siktelinjen til emitterende antenne.

Diffraksjonen av bølger er ledsaget av deres interferens, noe som fører til dannelsen av et diffraksjonsmønster, alternerende intensitetsmaksima og minima. Når lys passerer gjennom et diffraksjonsgitter, som er et sett med vekslende parallelle gjennomsiktige og ugjennomsiktige bånd (opptil 1000 per 1 mm), vises et diffraksjonsmønster på skjermen, hvor posisjonen til maksima avhenger av strålingsbølgelengden. Dette gjør det mulig å bruke et diffraksjonsgitter for å analysere den spektrale sammensetningen av stråling. Strukturen til et krystallinsk stoff ligner på et tredimensjonalt diffraksjonsgitter. Observasjon av diffraksjonsmønsteret under passasjen av røntgenstråler, en stråle av elektroner eller nevroner gjennom krystaller der partikler av et stoff (atomer, ioner, molekyler) er ordnet, gjør det mulig å studere egenskapene til deres struktur. Den karakteristiske verdien for interatomære avstander er d ~ 10 -10 m, som tilsvarer bølgelengdene til strålingen som brukes og gjør dem uunnværlige for krystallografisk analyse.

Diffraksjonen av lys bestemmer grensen for oppløsningen til optiske instrumenter (teleskoper, mikroskoper, etc.). Oppløsning - minimumsavstanden mellom to objekter der de ses separat, ikke slås sammen - er tillatt. På grunn av diffraksjon ser bildet av en punktkilde (for eksempel en stjerne i et teleskop) ut som en sirkel, så objekter som er nær hverandre løses ikke opp. Oppløsningen avhenger av en rekke parametere, inkludert bølgelengden: jo kortere bølgelengden, desto bedre oppløsning. Av denne grunn er størrelsen på et objekt observert i et optisk mikroskop begrenset av bølgelengden til lys (omtrent 0,5 µm).

Fenomenet interferens og diffraksjon av lys ligger til grunn for prinsippet om å ta opp og reprodusere bilder i holografi. Metoden foreslått i 1948 av D. Gabor (1900 - 1979) fikser interferensmønsteret som oppnås ved å belyse et objekt og en fotografisk plate med koherente stråler. Det resulterende hologrammet er et alternerende lys og mørke flekker som ikke ligner objektet, men diffraksjon fra hologrammet av lysbølger som er identiske med de som ble brukt ved opptak av det, gjør det mulig å gjenopprette bølgen spredt av det virkelige objektet og oppnå dens tre -dimensjonalt bilde.

Polarisering- et fenomen som kun er karakteristisk for tverrgående bølger. Tverrretningen til lysbølger (så vel som alle andre elektromagnetiske bølger) kommer til uttrykk i det faktum at vektorene til elektriske () og magnetiske induksjonsfelt () som oscillerer i dem er vinkelrett på bølgeutbredelsesretningen. Samtidig er disse vektorene gjensidig vinkelrett; derfor, for å beskrive lyspolarisasjonstilstanden fullt ut, er det nødvendig å kjenne oppførselen til bare en av dem. Virkningen av lys på opptaksenhetene bestemmes av den elektriske feltstyrkevektoren, som kalles lysvektoren.

Lysbølger som sendes ut av en naturlig strålingskilde ᴛ.ᴇ. sett med uavhengige atomer, er ikke polarisert, fordi oscillasjonsretningen til lysvektoren () i en naturlig stråle vil endre seg kontinuerlig og tilfeldig, og forbli vinkelrett på bølgehastighetsvektoren.

Lys der retningen til lysvektoren forblir uendret kalles lineært polarisert. Polarisering er rekkefølgen av vektoroscillasjoner. Et eksempel er en harmonisk bølge. For å polarisere lys brukes enheter kalt polarisatorer, hvis drift er basert på egenskapene til prosessene for refleksjon og brytning av lys, samt på anisotropien til de optiske egenskapene til et stoff i krystallinsk tilstand. Lysvektoren i strålen som går gjennom polarisatoren, svinger i et plan som kalles polarisatorens plan. Når polarisert lys passerer gjennom den andre polarisatoren, viser det seg at intensiteten til den utsendte strålen endres med polarisatorens rotasjon. Lys passerer gjennom enheten uten absorpsjon hvis polarisasjonen faller sammen med planet til den andre polarisatoren og er fullstendig blokkert av den når krystallen roteres med 90 grader, når svingningsplanet til det polariserte lyset er vinkelrett på planet til det andre. polarisator.

Polariseringen av lys har funnet bred anvendelse i ulike grener av vitenskapelig forskning og teknologi. den brukes i mikroskopisk forskning, i lydopptak, optisk plassering, høyhastighetsfilm og fotografering, i næringsmiddelindustrien (sakkarimetri), etc.

Spredning- avhengighet av bølgeutbredelseshastigheten på deres frekvens (bølgelengde). Når elektromagnetiske bølger forplanter seg i et medium, oppstår det -

Dispersjonen bestemmes av de fysiske egenskapene til mediet der bølgene forplanter seg. For eksempel, i et vakuum forplanter elektromagnetiske bølger seg uten spredning, mens det i et virkelig medium, selv i et så sjeldne som jordens ionosfære, oppstår spredning. Lyd- og ultralydbølger oppdager også spredning. Når de forplanter seg i et medium, forplanter harmoniske bølger med forskjellige frekvenser, som signalet skal dekomponeres i, med forskjellige hastigheter, noe som fører til forvrengning av signalformen. Spredning av lys - avhengigheten av brytningsindeksen til et stoff på frekvensen (bølgelengden) til lys. Når lyshastigheten endres basert på frekvensen (bølgelengden), endres brytningsindeksen. Som et resultat av spredning brytes hvitt lys, bestående av mange bølger med forskjellige frekvenser, ned når det passerer gjennom et gjennomsiktig trihedralt prisme og danner et kontinuerlig (kontinuerlig) spektrum.
Vert på ref.rf
Studiet av dette spekteret førte I. Newton (1672) til oppdagelsen av spredningen av lys. For stoffer som er transparente i et gitt område av spekteret, øker brytningsindeksen med økende frekvens (minkende bølgelengde), som tilsvarer fordelingen av farger i spekteret. Den høyeste brytningsindeksen er for fiolett lys (=0,38 µm), den laveste for rødt (=0,76 µm). Et lignende fenomen observeres i naturen under forplantningen av sollys i atmosfæren og dets brytning i partikler av vann (om sommeren) og is (om vinteren). Dette skaper en regnbue- eller solar-glorie.

Doppler effekten. Dopplereffekten er en endring i frekvensen eller bølgelengden oppfattet av observatøren (mottakeren) på grunn av bevegelsen til bølgekilden og observatøren i forhold til hverandre. Bølgehastighet u bestemmes av egenskapene til mediet og endres ikke når kilden eller observatøren beveger seg. Hvis observatøren eller bølgekilden beveger seg med en hastighet i forhold til mediet, så frekvensen v mottatte bølger blir annerledes. I dette tilfellet, som etablert av K. Doppler (1803 - 1853), når observatøren nærmer seg kilden, øker frekvensen til bølgene, og når den fjernes, reduseres den. Dette tilsvarer en reduksjon i bølgelengden λ etter hvert som kilden og observatøren nærmer seg hverandre og øker λ når de er gjensidig fjernet. For lydbølger manifesterer dopplereffekten seg i økningen i tonehøyden til lyden når lydkilden og observatøren nærmer seg hverandre (for 1 sek observatøren oppfatter et større antall bølger), og tilsvarende i senking av tonen i lyden når de fjernes. Dopplereffekten forårsaker også ''rødforskyvning'', som beskrevet ovenfor. - senke frekvensene til elektromagnetisk stråling fra en bevegelig kilde. Dette navnet skyldes det faktum at i den synlige delen av spekteret, som et resultat av Doppler-effekten, blir linjene forskjøvet til den røde enden; ''rødforskyvning'' observeres også i strålingen fra andre frekvenser, for eksempel i radiorekkevidden. Den motsatte effekten forbundet med en økning i frekvenser kalles vanligvis blå (eller fiolett) skift. I astrofysikk betraktes to ''rødforskyvninger'' - kosmologisk og gravitasjon. Kosmologisk (metagalaktisk) kalles ''rødforskyvning'', observert for alle fjerne kilder (galakser, kvasarer) - en reduksjon i strålingsfrekvenser, noe som indikerer fjerning av disse kildene fra hverandre og spesielt fra vår galakse, dvs. om ikke-stasjonaritet (ekspansjon) ) Metagalakser. ʼʼRedshiftʼʼ for galakser ble oppdaget av den amerikanske astronomen W. Slifer i 1912-14; i 1929 oppdaget E. Hubble at for fjerne galakser er den større enn for nærliggende galakser, og øker omtrent proporsjonalt med avstanden. Dette gjorde det mulig å avsløre loven om gjensidig fjerning (retrett) av galakser. Hubbles lov i dette tilfellet er skrevet i skjemaet

u = HR; (3.14)

(u er galaksens avtagende hastighet, r- avstand til det, H - Hubble konstant). Ved å bestemme ut fra størrelsen på ’ʼʼʼʼʼʼe ʼʼfjerningshastigheten til galaksen, kan man beregne avstanden til den. For å bestemme avstandene til ekstragalaktiske objekter ved hjelp av denne formelen, må du kjenne den numeriske verdien til Hubble-konstanten N. Kunnskapen om denne konstanten er også svært viktig for kosmologi: definisjonen av ''alder' av universet er forbundet med den. På begynnelsen av 1970-tallet ble Hubble-konstanten antatt å være H =(3 – 5)*10 -18 s -1 , gjensidig T = 1/H = 18 milliarder år. Gravitasjons ''rødforskyvning'' er en konsekvens av å senke tempoet i tiden og skyldes gravitasjonsfeltet (effekten av den generelle relativitetsteorien). Dette fenomenet kalles også Einstein-effekten eller den generaliserte Doppler-effekten. Den har blitt observert siden 1919, først i strålingen fra solen, og deretter i noen andre stjerner. I en rekke tilfeller (for eksempel under gravitasjonskollaps) bør en "rødforskyvning" av begge typer observeres.

Kommunal budsjettmessig utdanningsinstitusjon - videregående

Videregående skole nr. 2 oppkalt etter A.I.Herzen, Klintsy, Bryansk-regionen

Leksjon om emnet

Forberedt og vert:

Fysikklærer

Prokhorenko Anna

Alexandrovna

Klintsy, 2013

Innhold:

Leksjon om emnet «Bølgefenomen. Forplantning av mekaniske bølger. Bølgelengde. Bølgehastighet. »

Hensikten med leksjonen: introdusere begrepene bølge, bølgelengde og hastighet, bølgeutbredelsestilstand, bølgetyper, lære elevene å bruke formler for å finne lengden og hastigheten til en bølge; å studere årsakene til forplantningen av tverrgående og langsgående bølger;

Metodiske oppgaver:

Pedagogisk : kjennskap til elevene med opprinnelsen til begrepet "bølge, bølgelengde, bølgehastighet"; vis elevene fenomenet bølgeutbredelse, og bevis også, ved hjelp av eksperimenter, utbredelsen av to typer bølger: tverrgående og langsgående.

Pedagogisk : å fremme utviklingen av tale, tenkning, kognitive og generelle arbeidsferdigheter; å fremme mestring av metodene for vitenskapelig forskning: analyse og syntese.

Pedagogisk :

Leksjonstype: lære nytt materiale.

Metoder: verbalt, visuelt, praktisk.

Utstyr: datamaskin, presentasjon.

Demoer:

Tverrgående og langsgående bølger.

Forplantning av tverrgående og langsgående bølger.

Timeplan:

Organisering av begynnelsen av leksjonen.

motivasjonsstadiet. Sette mål, mål for leksjonen.

Lære nytt stoff

Konsolidering av ny kunnskap.

Oppsummering av leksjonen.

UNDER KLASSENE

1. Organisasjonsstadiet

2. motivasjonsstadiet. Sette mål, mål for leksjonen.

Hva så du i disse videoene? (bølger)

Hvilke typer bølger så du?

Basert på svarene dine, vil vi prøve å sette mål for dagens leksjon med deg, for dette, la oss huske hva som er planen for å studere konseptet, i dette tilfellet konseptet med en bølge? (Hva er en bølge, dvs. definisjon, typer bølger, egenskaper til bølger)

I dagens leksjon vil jeg hjelpe deg med begrepene bølge, bølgelengde og hastighet, bølgeforplantningstilstand, bølgetyper, lære elevene å bruke formler for å finne lengden og hastigheten til en bølge; å studere årsakene til forplantningen av tverrgående og langsgående bølger;Med å danne en samvittighetsfull holdning til pedagogisk arbeid, positiv motivasjon for læring, kommunikasjonsevner; bidra til utdanning av menneskeheten, disiplin, estetisk oppfatning av verden.

1. Lære nytt stoff

Nå trenger du, i henhold til planen, som presenteres på skjermen og på papirarkene på pultene dine, og etter å ha lest avsnittene 42 og 43, finne den nødvendige informasjonen og skrive den ut.

Plan:

Bølgekonsept

Betingelser for forekomsten av en bølge

Bølgekilde

Hva skal til for at en bølge skal oppstå

Typer bølger (definisjoner)

Bølge - vibrasjoner som forplanter seg i rommet over tid. Bølger oppstår hovedsakelig på grunn av elastiske krefter.

Wave funksjoner:

Mekaniske bølger kan bare forplante seg i et eller annet medium (stoff): i en gass, i en væske, i et fast stoff.

En mekanisk bølge kan ikke oppstå i et vakuum.

Kilden til bølgene er oscillerende legemer som skaper en deformasjon av mediet i det omkringliggende rommet. (ris)

For forekomsten av en mekanisk bølge er det nødvendig:

1. Tilstedeværelsen av et elastisk medium

2 . Tilstedeværelsen av en kilde til vibrasjoner - deformasjon av mediet

Bølgetyper:

Tverrgående - der svingninger oppstår vinkelrett på bølgebevegelsesretningen. Forekommer bare i faste stoffer.

Langsgående- hvor svingninger oppstår langs bølgeutbredelsesretningen.Forekommer i et hvilket som helst medium (væsker, gasser, faste stoffer).

Vi vurderer en tabell som oppsummerer tidligere kunnskap. (Se på presentasjonen)

Vi konkluderer: mekanisk bølge:

prosessen med vibrasjonsutbredelse i et elastisk medium;

i dette tilfellet overføres energi fra partikkel til partikkel;

det er ingen overføring av materie;

For å lage en mekanisk bølge er det nødvendig med et elastisk medium: væske, fast eller gass.

Og nå skal vi vurdere og skrive ned hovedkarakteristikkene til bølgene.

Hvilke mengder kjennetegner bølgen

Hver bølge forplanter seg med en viss hastighet. Under fartvbølger forstår forplantningshastigheten til forstyrrelsen. Hastigheten til en bølge bestemmes av egenskapene til mediet som denne bølgen forplanter seg i. Når en bølge går fra et medium til et annet, endres hastigheten.

Bølgelengden λ er avstanden som bølgen forplanter seg over i en tid som er lik perioden med svingninger i den.

Hovedegenskaper: λ=v* T, λ - bølgelengde m,ver forplantningshastigheten m/s, T er bølgeperioden c.

4. Konsolidering av ny kunnskap.

Hva er en bølge?

Bølgeforhold?

Hvilke typer bølger kjenner du til?

Kan en tverrbølge forplante seg i vann?

Hva kalles bølgelengde?

Hva er hastigheten på bølgeutbredelsen?

Hvordan relatere hastighet og bølgelengde?

Vi vurderer 2 typer og bestemmer hvor hvilken bølge er?

Løse problemer:

Bestem bølgelengden ved en frekvens på 200 Hz hvis bølgeutbredelseshastigheten er 340 m/s. (68000 m=68 km)

På overflaten av vannet i innsjøen forplanter bølgen seg med en hastighet på 6 m/s. Et blad av et tre flyter på overflaten av vannet. Bestem frekvensen og perioden for oscillasjonen av bladet hvis bølgelengden er 3 m. (0,5 m, 2 s -1 )

Bølgelengden er 2 m, og forplantningshastigheten er 400 m/s. Bestem hvor mange komplette svingninger denne bølgen gjør på 0,1 s (20)

Vi anser det som interessant : Bølger på overflaten av en væske er verken langsgående eller tverrgående. Hvis du kaster en liten ball på overflaten av vannet, kan du se at den beveger seg, svaiende på bølgene, langs en sirkulær bane. Dermed er en bølge på overflaten av en væske et resultat av tillegg av langsgående og tverrgående bevegelse av vannpartikler.

5. Oppsummering av leksjonen.

Så, la oss oppsummere.

Hvilke ord vil du bruke for å beskrive tilstanden etter leksjonen?:

Kunnskap er kun kunnskap når den er tilegnet ved innsats fra ens tanke, og ikke av hukommelse;

Å, så sliten jeg er av dette oppstyret ... ..

Du forsto gleden ved studier, flaks, juss og hemmelighet

Å studere emnet "Mekaniske bølger" er ikke så lett!!!

6 . Informasjon om lekser.

Planlegg svar på spørsmål ved hjelp av §§42-44

Det er godt å kjenne formlene og definisjonene om emnet "Bølger"

Valgfritt: lag et kryssord om emnet "Mekaniske bølger"

Oppgaver:

Fiskeren la merke til at på 10 sekunder gjorde flottøren 20 svingninger på bølgene, og avstanden mellom tilstøtende bølgehumper var 1,2 m. Hva er hastigheten på bølgeutbredelsen?(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 ))

Lengden på bølgen er 5 m, og frekvensen er 3 Hz. Bestem hastigheten på bølgen (1,6 m/s)

Introspeksjon

Leksjonen ble holdt i klasse 11 med temaet "bølgefenomen. Forplantning av mekaniske bølger. Bølgelengde. Bølgehastighet.Det er den trettende leksjonen i fysikkdelen "Mekaniske svingninger og bølger." Type undervisning: lære nytt materiale.

Leksjonen tok hensyn til det treenige didaktiske målet: utdanning, utvikling, oppdragelse. Jeg satte det pedagogiske målet å gjøre elevene kjent med opprinnelsen til begrepet "bølge, bølgelengde, bølgehastighet"; vis elevene fenomenet bølgeutbredelse, og bevis også ved hjelp av eksperimenter eksistensen av to typer bølger: tverrgående og langsgående. Som et utviklingsmål satte jeg dannelsen av elevenes klare ideer om betingelsene for bølgeutbredelse; utvikling av logisk og teoretisk tenkning, fantasi, hukommelse for å løse problemer og konsolidere ZUN-er. Jeg har satt meg som et pedagogisk mål: å danne en samvittighetsfull holdning til pedagogisk arbeid, positiv motivasjon for læring, kommunikasjonsevner; bidra til utdanning av menneskeheten, disiplin, estetisk oppfatning av verden.

I løpet av leksjonen gikk vi gjennom følgende trinn:

Organisasjonsstadiet

Motiverende og målsetting, leksjonsmål. På dette stadiet, basert på videoklippet som ble sett, bestemte vi målene og målene for leksjonen og gjennomførte motivasjon. Bruke: en verbal metode i form av en samtale, en visuell metode i form av å se en videosnutt.

Lære nytt stoff

På dette stadiet sørget jeg for en logisk sammenheng når jeg skulle forklare nytt materiale: konsistens, tilgjengelighet, forståelighet. De viktigste metodene for leksjonen var: verbal (samtale), visuell (demonstrasjoner, datamodellering). Arbeidsform: individuell.

Fikser nytt materiale

Når jeg fikset studentenes ZUN-er, brukte jeg interaktive oppgaver fra multimediemanualen i delen "Mekaniske bølger", og løste problemer på tavlen med en forklaring. De viktigste metodene for leksjonen var: praktisk (problemløsning), verbal (snakk om spørsmål)

Oppsummering.

På dette stadiet brukte jeg den verbale metoden i form av en samtale, gutta svarte på spørsmålene som ble stilt.

Refleksjon utført. Vi fant ut om målene som ble satt i begynnelsen av timen ble nådd, noe som var vanskelig for dem i denne leksjonen. To elever fikk karakterer for oppgavene og flere elever fikk karakterer for besvarelsene.

Informasjon om lekser.

På dette stadiet ble elevene bedt om å skrive ned leksene sine i form av et svar på et spørsmål etter planen og et par oppgaver på et papir. Og eventuelt lag et kryssord.

Jeg tror at det treenige didaktiske målet med timen er nådd.

Fysisk natur av bølgerMekanisk
elastisk
På en overflate
væsker
elektromagnetisk
lys
røntgen
Lyd
radiobølger
seismikk

En mekanisk bølge er en oscillasjon av partikler av materie som forplanter seg i rommet.

Punktene på mediet der bølger som svinger i én fase forplanter seg kalles bølgeoverflater.

To forhold er nødvendige for forekomsten av en mekanisk bølge:

Tilstedeværelsen av miljøet.
Tilstedeværelsen av en kilde til vibrasjoner.

Ved å sammenligne retningen for bølgeutbredelsen og oscillasjonsretningen til mediets punkter, er det mulig å skille mellom langsgående og tverrgående bølger.

Bølger der oscillasjonsretningen til punktene til det eksiterte mediet er parallell med bølgeutbredelsesretningen kalles langsgående.

Bølger der oscillasjonsretningen til punktene til det eksiterte mediet er vinkelrett på retningen for bølgeutbredelsen kalles tverrgående

Bølger i hvilken retning
fluktuasjoner i punktene til det eksiterte mediet
vinkelrett på retningen
bølgeutbredelse kalles
tverrgående.

Bølger på overflaten av en væske er verken langsgående eller tverrgående. Dermed er en bølge på overflaten av en væske

Bølger på
overflater
væsker er det ikke
er ingen av dem
langsgående, heller ikke
tverrgående. Så
vei, vink videre
overflater
væsker
representerer
superposisjon
langsgående og
tverrgående
molekylære bevegelser.

Sirkulære bølger på overflaten av en væske

Observasjon av bølger på overflaten av en væske
lar deg utforske og visualisere mange
bølgefenomener som er felles for ulike typer bølger:
interferens, diffraksjon, bølgerefleksjon, etc.

Egenskaper til mekaniske bølger

Alle bølger når grensesnittet
to medier erfaring refleksjon

Hvis en bølge går fra ett medium til et annet, faller på grensesnittet mellom to medier i en annen vinkel enn null, så opplever den

Hvis bølgen går fra ett medium til
en annen, faller på grensesnittet mellom to medier
i en annen vinkel enn null,
da opplever hun refraksjon

En bølge kan gå rundt hindringer hvis dimensjoner står i forhold til lengden. Fenomenet med bølger som bøyer seg rundt hindringer kalles diffraksjon.

Bølgekilder som oscillerer med samme frekvens og konstant faseforskjell kalles koherente. Som enhver bølge dannet av

Bølgekilder som svinger med det samme
frekvens og konstant faseforskjell
kalles sammenhengende.
Som alle bølger dannet av sammenhengende
kilder kan overlappe, og
som et resultat av superposisjon, er det
bølgeinterferens.

Lyd er elastiske bølger som forplanter seg i gasser, væsker, faste stoffer og oppfattes av menneskers og dyrs ører. mekaniske bølger

Lyd er elastiske bølger
forplanter seg i gasser, væsker,
solide kropper og oppfattes av øret
mennesker og dyr.
Mekaniske bølger som forårsaker
følelsen av lyd kalles lyd
bølger.

lydbølger
representere
langsgående bølger,
som skjer
veksling av kondens og
utslipp.

For å høre lyden trenger du:

lydkilde;
elastisk medium mellom den og øret
visse vibrasjonsfrekvenser
lydkilde - mellom 16 Hz og 20000 Hz;
tilstrekkelig for øreoppfatning
lydbølgekraft.

Mekaniske bølger som oppstår i elastiske medier der partiklene i mediet svinger med frekvenser lavere enn frekvensene til lydområdet

Mekaniske bølger generert
i elastiske medier, hvori
partiklene i mediet svinger med
frekvenser lavere enn frekvensene
lydområde kalles
infrasoniske bølger.

Mekaniske bølger som oppstår i elastiske medier, der partiklene i mediet svinger med frekvenser større enn frekvensene til lydområdet

mekaniske bølger,
dukker opp i
elastiske medier,
hvilke partikler
miljøene svinger med
frekvenser, store
enn frekvensen til lyden
rekkevidde kalles
ultralyd
bølger.

>> Bølgefenomener

§ 42 BØLGEFENOMEN

Hver av oss har observert hvordan bølger sprer seg i sirkler fra en stein kastet på den rolige overflaten av en dam eller innsjø (fig. 6.1). Mange så havets bølger slå mot kysten. Alle leser historier om sjøreiser, om den monstrøse kraften til havbølger, lett vuggende store skip. Men når man observerer disse fenomenene, er det ikke alle som vet at lyden av et vannsprut når øret vårt i bølger i luften som vi puster inn, at lyset som vi visuelt oppfatter omgivelsene våre også er en bølgebevegelse.

Bølgeprosesser er ekstremt utbredt i naturen. Det er forskjellige fysiske årsaker som forårsaker bølgebevegelser. Men, som svingninger, beskrives alle typer bølger kvantitativt av de samme eller nesten de samme lovene. Mange vanskelige å forstå spørsmål blir tydeligere når man sammenligner ulike bølgefenomener.

Hva kalles en bølge? Hvorfor oppstår bølger? Separate partikler av enhver kropp - fast, flytende eller gassformig - samhandler med hverandre. Derfor, hvis en partikkel i kroppen begynner å gjøre oscillerende bevegelser, som et resultat av samspillet mellom partiklene, begynner denne bevegelsen å spre seg i alle retninger med en viss hastighet.

En bølge er en oscillasjon som forplanter seg gjennom rommet over tid.

I luft, faste stoffer og inne i væsker oppstår mekaniske bølger på grunn av virkningen av elastiske krefter. Disse kreftene utfører forbindelsen mellom de enkelte delene av kroppen. Dannelsen av bølger på overflaten av vann er forårsaket av gravitasjon og overflatespenning.

Hovedtrekkene ved bølgebevegelse kan sees tydeligst hvis vi tar i betraktning bølgene på overflaten av vannet. Det kan for eksempel være bølger, som er avrundede sjakter som løper fremover. Avstandene mellom sjaktene, eller ryggene, er omtrent like. Men hvis en lett gjenstand, for eksempel et blad fra et tre, er på overflaten av vannet som bølgen løper langs, vil den ikke bli båret frem av bølgen, men vil begynne å svinge opp og ned, forblir nesten på ett sted.

Når en bølge er opphisset, skjer prosessen med forplantning av oscillasjoner, men ikke overføring av materie. Vibrasjoner av vann som har oppstått et sted, for eksempel fra en kastet stein, overføres til nærliggende områder og spres gradvis i alle retninger, og involverer flere og flere partikler av mediet i oscillerende bevegelser. Vannstrømmen oppstår ikke, bare lokale former for overflaten beveger seg.

Bølgehastighet. Den viktigste egenskapen til en bølge er hastigheten på dens forplantning. Bølger av enhver art forplanter seg ikke gjennom verdensrommet umiddelbart. Hastigheten deres er begrenset. Man kan for eksempel tenke seg at en måke flyr over havet, og på en slik måte at den alltid befinner seg over samme bølgetopp. Bølgens hastighet i dette tilfellet er lik måkens hastighet. Bølger på overflaten av vannet er praktiske for observasjon, siden hastigheten på deres forplantning er relativt lav.

Tverrgående og langsgående bølger. Det er også lett å observere bølgene som forplanter seg langs gummisnoren. Hvis den ene enden av ledningen er festet, og dra lett i ledningen med hånden, bring den andre enden i oscillerende bevegelse, så vil en bølge løpe langs ledningen (fig. 6.2).

Hastigheten på bølgen vil være jo større jo sterkere snoren trekkes. Bølgen vil nå punktet hvor ledningen er festet, vil reflekteres og løpe tilbake. I dette eksperimentet, når bølgen forplanter seg, endres formen på ledningen. Hver seksjon av ledningen svinger rundt sin uforanderlige likevektsposisjon.

La oss ta hensyn til det faktum at når bølgen forplanter seg langs ledningen, skjer svingningene i retningen vinkelrett på bølgeutbredelsesretningen. Slike bølger kalles tverrgående (fig. 6.3). I en tverrbølge skjer forskyvningene av individuelle seksjoner av mediet i en retning vinkelrett på bølgeutbredelsesretningen. I dette tilfellet oppstår en elastisk deformasjon, kalt skjærdeformasjon. Separate lag av materie forskyves i forhold til hverandre. Når skjærdeformasjon oppstår i et fast stoff, har elastiske krefter en tendens til å returnere kroppen til sin opprinnelige tilstand. Det er de elastiske kreftene som forårsaker oscillasjoner av partiklene i mediet 1 .

Skiftet av lag i forhold til hverandre i gasser og væsker fører ikke til utseendet av elastiske krefter. Derfor kan ikke tverrgående bølger eksistere i gasser og væsker. Tverrbølger oppstår i faste stoffer.

Men oscillasjoner av partiklene i mediet kan også forekomme langs bølgeutbredelsesretningen (fig. 6.4). En slik bølge kalles longitudinell. Det er praktisk å observere den langsgående bølgen på en lang myk fjær med stor diameter. Ved å treffe en av fjærendene med håndflaten (fig. 6.5, a), kan du se hvordan kompresjonen (elastisk impuls) går langs fjæren. Ved hjelp av en rekke suksessive støt er det mulig å eksitere en bølge på fjæren, som er en suksessiv kompresjon og forlengelse av fjæren, som løper etter hverandre (fig. 6.5, b).

Så i en langsgående bølge oppstår trykkdeformasjon. De elastiske kreftene knyttet til denne deformasjonen oppstår både i faste stoffer og i væsker og gasser.

1 Når vi snakker om oscillasjonene til partiklene i mediet, mener vi svingningene til små volumer av mediet, og ikke oscillasjonene til molekylene.

Disse kreftene forårsaker svingninger av individuelle seksjoner av mediet. Derfor kan langsgående bølger forplante seg i alle elastiske medier. I faste stoffer er hastigheten til langsgående bølger større enn hastigheten til tverrbølger.

Dette tas i betraktning når avstanden fra jordskjelvkilden til seismikkstasjonen skal bestemmes. Først registreres en langsgående bølge på stasjonen, siden dens hastighet i jordskorpen er større enn den tverrgående bølgen. Etter en tid registreres en tverrbølge, som eksiteres under et jordskjelv samtidig med den langsgående. Ved å kjenne til hastighetene til langsgående og tverrgående bølger i jordskorpen og forsinkelsestiden til tverrbølgen, er det mulig å bestemme avstanden til jordskjelvkilden.

Bølgeenergi. Når en mekanisk bølge forplanter seg, overføres bevegelse fra en partikkel av mediet til en annen. Relatert til overføring av bevegelse er overføring av energi. Hovedegenskapen til alle bølger, uavhengig av deres natur, er overføring av energi uten å overføre helheten. Energien kommer fra en kilde som eksiterer vibrasjoner i begynnelsen av ledningen, strengen osv., og forplanter seg sammen med bølgen. Energi overføres gjennom et hvilket som helst tverrsnitt, for eksempel en ledning. Denne energien er sammensatt av den kinetiske energien til bevegelsen til partiklene i mediet og den potensielle energien til deres elastiske deformasjon. Den gradvise reduksjonen i amplituden til partikkeloscillasjoner under bølgeutbredelse er assosiert med transformasjonen av en del av den mekaniske energien til intern energi.

En bølge er en oscillasjon som forplanter seg gjennom rommet over tid. Bølgehastigheten er begrenset. Bølgen overfører energi, men overfører ikke stoffet i mediet.

1. Hvilke bølger kalles tverrgående og hvilke er langsgående!
2. Kan en tverrbølge forplante seg i vann!

Myakishev G. Ya., fysikk. 11. klasse: lærebok. for allmennutdanning institusjoner: grunnleggende og profil. nivåer / G. Ya. Myakishev, B. V. Bukhovtsev, V. M. Charugin; utg. V. I. Nikolaev, N. A. Parfenteva. - 17. utgave, revidert. og tillegg - M.: Utdanning, 2008. - 399 s.: ill.

Planleggingsfysikk, materialer om fysikk klasse 11 nedlasting, lærebøker på nett

Leksjonens innhold leksjonssammendrag støtteramme leksjonspresentasjon akselerative metoder interaktive teknologier Øve på oppgaver og øvelser selvransakelsesverksteder, treninger, case, oppdrag lekser diskusjonsspørsmål retoriske spørsmål fra studenter Illustrasjoner lyd, videoklipp og multimedia fotografier, bilder grafikk, tabeller, skjemaer humor, anekdoter, vitser, tegneserier lignelser, ordtak, kryssord, sitater Tillegg sammendrag artikler brikker for nysgjerrige jukseark lærebøker grunnleggende og tilleggsordliste andre Forbedre lærebøker og leksjonerrette feil i læreboka oppdatere et fragment i læreboken elementer av innovasjon i leksjonen erstatte foreldet kunnskap med ny Kun for lærere perfekte leksjoner kalenderplan for året metodiske anbefalinger av diskusjonsprogrammet Integrerte leksjoner