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 bølgepukler 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.

24-25. Bølgefenomener. Forplantning av mekaniske bølger. Bølgelengde. Bølgeutbredelseshastighet. Problemløsning.

Fysikklærer

Razdolnenskaya skole I - III trinn

Utdanningsavdeling for administrasjonen av Starobeshevsky-distriktet

Vi vender oss til studiet av spørsmål knyttet til bølger. La oss snakke om hva en bølge er, hvordan den fremstår og hva den er preget av. Det viser seg at i tillegg til bare en oscillerende prosess i et trangt område av rommet, er det også mulig å forplante disse svingningene i et medium, og det er nettopp en slik forplantning som er bølgebevegelse.

La oss gå videre til en diskusjon av denne fordelingen. For å diskutere muligheten for eksistensen av svingninger i et medium, må vi definere hva et tett medium er. Et tett medium er et medium som består av et stort antall partikler hvis interaksjon er veldig nær elastisk. Se for deg følgende tankeeksperiment.

Ris. 1. Tankeeksperiment

La oss plassere en kule i et elastisk medium. Ballen vil krympe, avta i størrelse og deretter utvide seg som et hjerteslag. Hva vil bli observert i dette tilfellet? I dette tilfellet vil partiklene som er ved siden av denne ballen gjenta sin bevegelse, dvs. bevege seg bort, nærme seg - derved vil de svinge. Siden disse partiklene samhandler med andre partikler som er mer fjernt fra ballen, vil de også svinge, men med en viss forsinkelse. Partikler som er nær denne kulen, svinger. De vil bli overført til andre partikler, fjernere. Dermed vil oscillasjonen forplante seg i alle retninger. Merk at i dette tilfellet vil oscillasjonstilstanden forplante seg. Denne forplantningen av oscillasjonstilstanden er det vi kaller en bølge. Det kan sies det

Prosessen med forplantning av vibrasjoner i et elastisk medium over tid kalles en mekanisk bølge.

Vær oppmerksom på: når vi snakker om prosessen med forekomst av slike svingninger, må vi si at de bare er mulige hvis det er en interaksjon mellom partikler. Med andre ord, en bølge kan bare eksistere når det er en ekstern forstyrrende kraft og krefter som motsetter handlingen til den forstyrrende kraften. I dette tilfellet er dette elastiske krefter.

Mekaniske bølger kan forplante seg i et elastisk medium .

Et elastisk medium er et medium som består av et stort antall partikler som interagerer med hverandre av elastiske krefter.

Forplantningsprosessen i dette tilfellet vil være relatert til tettheten og styrken av interaksjon mellom partiklene i dette mediet.

La oss merke en ting til.

Bølgen bærer ikke materie . Tross alt svinger partikler nær likevektsposisjonen. Men samtidig bærer bølgen energi. Dette faktum kan illustreres ved tsunamibølger. Materie bæres ikke av bølgen, men bølgen bærer slik energi som bringer store katastrofer.

La oss snakke om typene bølger. Det er to typer - langsgående og tverrgående bølger. Hva langsgående bølger? Disse bølgene kan eksistere i alle medier. Og eksemplet med en pulserende ball inne i et tett medium er bare et eksempel på dannelsen av en langsgående bølge. En slik bølge er en forplantning i rommet over tid. Denne vekslingen av komprimering og sjeldnere er en langsgående bølge. Jeg gjentar nok en gang at en slik bølge kan eksistere i alle medier - flytende, fast, gassformig.

En langsgående bølge er en bølge, under forplantningen av hvilken partiklene i mediet oscillerer langs bølgeutbredelsesretningen.

R er. 2. Langsgående bølge

Når det gjelder tverrbølgen, tverrgående bølge kan bare eksistere i faste stoffer og på overflaten av en væske.

En bølge kalles en tverrbølge, under forplantningen av hvilken partiklene i mediet oscillerer vinkelrett på bølgeutbredelsesretningen.

Ris. 3. Skjærbølge

Forplantningshastigheten til langsgående og tverrgående bølger er forskjellig, men dette er temaet for de neste leksjonene.

Figur "Langsgående og tverrgående bølger"

Bølgelengde. Bølgeutbredelseshastighet

Leksjonen er viet til emnet "Kjennetegn ved bølgebevegelse." Til å begynne med, la oss huske det mekanisk bølge er en oscillasjon som forplanter seg over tid i et elastisk medium. Siden dette er en oscillasjon vil bølgen ha alle egenskapene som tilsvarer oscillasjonen: amplitude, oscillasjonsperiode og frekvens. I tillegg har bølgen sine egne spesielle egenskaper. En av disse egenskapene er bølgelengde. Bølgelengden er betegnet med den greske bokstaven l (lambda, eller de sier "lambda") og måles i meter.

A - amplitude [m]

T - periode [s]

ν – frekvens [Hz]

l - bølgelengde [m]

Hva er en bølgelengde?

Bølgelengden er den minste avstanden mellom partikler som svinger med samme fase.

Ris. 1. Bølgelengde, bølgeamplitude

Det er vanskeligere å snakke om bølgelengden i en langsgående bølge, fordi det er mye vanskeligere å observere partikler som lager de samme vibrasjonene der. Men det er også en egenskap bølgelengde, som bestemmer avstanden mellom to partikler som gjør samme svingning, svingning med samme fase.

Den neste egenskapen er hastigheten på bølgeutbredelsen (eller ganske enkelt hastigheten på bølgen). Bølgehastighet Den er merket, som enhver annen hastighet, med bokstaven V og måles i m/s. Hvordan forklare tydelig hva som er hastigheten på bølgen? Den enkleste måten å gjøre dette på er med en tverrbølge som eksempel. Se for deg en måke som flyr over toppen av en bølge. Flyhastigheten over toppen vil være hastigheten til selve bølgen.

Ris. 2. Til definisjonen av bølgehastighet

Bølgehastighet avhenger av hva som er tettheten til mediet, hva er kreftene til interaksjon mellom partiklene i dette mediet. La oss skrive ned sammenhengen mellom bølgehastighet, bølgelengde og bølgeperiode: . Formel "Bølgelengde"

Hastighet kan defineres som forholdet mellom bølgelengden, avstanden tilbakelagt av bølgen i 1 periode, til perioden med oscillasjon av partiklene i mediet der bølgen forplanter seg. Husk i tillegg at . Så har vi en relasjon til for bølgehastigheten: V = lν.

Det er viktig å merke seg det

når en bølge går fra et medium til et annet, endres dens egenskaper: bølgens hastighet, bølgelengden. Men oscillasjonsfrekvensen forblir den samme.

Bølger i natur og teknologi

Interaktiv oppgave

Før vi begynner, la oss svare på følgende spørsmål:

1. Hva er hovedegenskapen til alle bølger, uavhengig av deres natur?
2. Hvorfor kan det ikke eksistere tverrbølger i gasser og væsker?
3. Hvilken kropp kan skape en lydbølge i miljøet?

Løs problemer ved bruk av materialet ovenfor:

Ved problemløsning antas lydhastigheten i luft å være gitt og lik 330 m/s.
1. I havene når bølgelengden 300 m, og perioden er 13,5 s. Bestem forplantningshastigheten til en slik bølge.
2. Bestem lengden på lydbølgen ved en frekvens på 200 Hz.
3. Observatøren hørte lyden av et artilleriskudd 6 sekunder etter å ha sett blinket. Hvor langt unna var pistolen?
4. Lengden på lydbølgene som sendes ut av fiolinen. kan variere fra 23 mm til 1,3 m. Hva er frekvensområdet til fiolinen?
5. Avstanden til barrieren som reflekterer lyden er 66 m. Hvor lang tid vil det ta før en person hører et ekko?

Du kan tilby en rekke oppgaver og løse dem ved hjelp av et nettbrett, for eksempel R nr. 439-444.

Hjemmelekser:Avsnitt 42-44, øvelse 6, side 129.

Hva kalles en bølge? Hvorfor oppstår bølger?
Separate partikler av enhver kropp - fast, flytende eller gassformig - samhandler med hverandre. Derfor, hvis en deformasjon oppstår i en hvilken som helst del av det elastiske mediet, vil den ikke forbli på plass etter avslutningen av ytre påvirkninger, men vil begynne å spre seg i mediet i alle retninger.
En endring i tilstanden til mediet som forplanter seg i rommet over tid kalles en bølge.
I luft, i faste stoffer og inne i væsker oppstår mekaniske bølger på grunn av elastiske krefter (elastiske bølger). Disse kreftene utfører forbindelsen mellom de enkelte delene av kroppen. Ved dannelse av bølger på vannoverflaten spiller gravitasjon og overflatespenning (overflatebølger) en rolle.
Bølgeimpuls og harmoniske bølger
Bølger kan ha forskjellige former. En bølgeimpuls (eller en enkelt bølge) er en relativt kort forstyrrelse (utbrudd) av vilkårlig form. En slik impuls oppstår for eksempel i en gummisnor som er bundet til en vegg, hvis du vifter med hånden en gang og holder

kål suppe motsatt ende av den voksende | trukket snor (fig. 4.2). | Hvis forstyrrelsen av miljøet forårsaker- | Hvis en periodisk ytre kraft endres med tiden i henhold til en harmonisk lov, kalles bølgene den forårsaker harmoniske. I dette tilfellet, på hvert punkt av mediet, oppstår harmoniske svingninger med frekvensen til den ytre handlingen. Vi vil hovedsakelig vurdere harmoniske bølger eller bølger nær harmoniske. Dette er den enkleste formen for bølgebevegelse. Studiet av harmoniske bølger er av største betydning for å konstruere teorien om enhver bølgebevegelse.
Hovedtrekket ved bølgebevegelse

En visuell representasjon av hovedtrekkene ved bølgebevegelse kan oppnås ved å vurdere bølger på vannoverflaten. Bølger har form av avrundede sjakter som løper fremover (fig. 4.3). Avstandene mellom sjaktene, eller ryggene, er omtrent like. Men hvis en lett gjenstand, for eksempel en fyrstikkeske, kastes i vannet, vil den ikke bli båret frem av bølgen, men vil begynne å svinge opp og ned, og forbli nesten nøyaktig på ett sted.
Når en bølge forplanter seg, beveger formen seg (bevegelse av en viss tilstand av det oscillerende mediet), men ikke overføring av materie der bølgen forplanter seg. Vannforstyrrelser som har oppstått på ett sted, for eksempel fra en kastet stein, overføres til nærliggende områder og spres gradvis i alle retninger. Vannstrømmen oppstår ikke: bare formen på 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 på en slik måte at den alltid befinner seg over samme bølgetopp. Bølgens hastighet vil i dette tilfellet være lik måkens hastighet. Bølger på overflaten av vannet er praktiske for observasjon fordi hastigheten på deres utbredelse er lav.
Tverrgående og langsgående bølger
Det er ikke vanskelig for TE.KZh6 å observere bølger som forplanter seg langs en gummisnor. Hvis den ene enden av snoren er festet og dra lett i snoren med hånden, bring den andre enden i oscillerende bevegelse, så vil en bølge løpe langs snoren (fig. 4.4). Hastigheten på bølgen vil være jo større jo sterkere snoren trekkes. Bølgen vil nå fikseringspunktet, bli reflektert og løpe tilbake. Her, når bølgen forplanter seg, endres formen på ledningen. Hver seksjon av snoren svinger rundt sin ufravikelige likevektsposisjon. Vær oppmerksom på det faktum at når en bølge forplanter seg langs ledningen, svinger dens individuelle seksjoner i en retning vinkelrett på forplantningsretningen.
6 - 5654
Ris. 4.4
Oscillasjonsretning
bølgeutbredelse

Retning
Ris. 4,5 bølger (fig. 4.5). Slike bølger kalles tverrgående.
Men ikke hver bølge er tverrgående. Oscillasjoner kan også oppstå langs bølgeutbredelsesretningen (fig. 4.6). Da kalles bølgen longitudinell. Det er praktisk å observere den langsgående bølgen ved hjelp av en lang myk fjær med stor diameter. Ved å treffe en av fjærendene med håndflaten (fig. 4.7, a), kan du se hvordan kompresjonen (elastisk impuls) løper langs fjæren. Ved hjelp av en rekke suksessive støt er det mulig å eksitere en bølge på våren, som er en suksessiv kompresjon og forlengelse av fjæren, som løper etter hverandre (fig. 4.7.6). Oscillasjoner av en hvilken som helst spole i fjæren oppstår i retning av bølgeutbredelse.
Av de mekaniske bølgene er lydbølgene de viktigste. Studiet av lydbølger er imidlertid en vanskeligere oppgave enn studiet av bølger langs en snor eller fjær. Vi vil behandle dem i detalj senere.
bølgeenergi
Når en bølge forplanter seg, overføres bevegelse fra en del av kroppen til en annen. Overføring av bevegelse av en bølge er assosiert med overføring av energi uten overføring av materie. Energien kommer fra en kilde som eksiterer vibrasjoner i begynnelsen av ledningen, strengen osv., og forplanter seg sammen med bølgen. Denne energien, for eksempel i en ledning, er sammensatt av den kinetiske energien
Retning av bølgeutbredelsesoscillasjoner
Ris. 4.7
dshshshshr
b) bevegelsesenergien til deler av ledningen og den potensielle energien til dens elastiske deformasjon.
Bølgeenergien fra en stein som kastes i vannet øker den kinetiske energien til flottøren på overflaten av vannet, og kan også øke den potensielle energien til en flis som flyter nær kysten.
Når bølgen forplanter seg, er det en gradvis nedgang i amplituden til oscillasjoner på grunn av transformasjonen av en del av den mekaniske energien til intern energi. Hvis disse tapene kan neglisjeres, vil samme mengde mekanisk energi passere gjennom tverrsnittet av for eksempel en ledning per tidsenhet.
Elektromagnetiske bølger
Mekaniske bølger forplanter seg i materie: gass, væske eller fast stoff. Det er imidlertid en annen type bølge som ikke trenger noe stoff for å forplante seg. Dette er elektromagnetiske bølger, som spesielt inkluderer radiobølger og lys. Et elektromagnetisk felt kan eksistere i et vakuum (i et tomrom), det vil si i et rom som ikke inneholder atomer. Til tross for all den uvanlige naturen til disse bølgene, oppfører deres skarpe forskjell fra mekaniske bølger, elektromagnetiske bølger under deres forplantning som mekaniske bølger. Spesielt elektromagnetiske bølger forplanter seg også med en begrenset hastighet og bærer energi med seg. Dette er de viktigste egenskapene til alle typer bølger.

Grunnleggende lover for dynamikk. Newtons lover - første, andre, tredje. Galileos relativitetsprinsipp. Loven om universell gravitasjon. Tyngdekraften. Elastisitetskrefter. Vekten. Friksjonskrefter - hvile, glidning, rulling + friksjon i væsker og gasser.

Kinematikk. Enkle konsepter. Ensartet rettlinjet bevegelse. Ensartet bevegelse. Ensartet sirkulær bevegelse. Referansesystem. Bane, forskyvning, bane, bevegelseslikning, hastighet, akselerasjon, forhold mellom lineær og vinkelhastighet.

enkle mekanismer. Spak (spak av den første typen og spaken av den andre typen). Blokk (fast blokk og flyttbar blokk). Skråplan. Hydraulisk presse. Mekanikkens gyldne regel

Bevaringslover i mekanikk. Mekanisk arbeid, kraft, energi, lov om bevaring av momentum, lov om bevaring av energi, likevekt av faste stoffer

Sirkulær bevegelse. Bevegelsesligning i en sirkel. Vinkelhastighet. Normal = sentripetalakselerasjon. Periode, sirkulasjonsfrekvens (rotasjon). Sammenheng mellom lineær og vinkelhastighet

Mekaniske vibrasjoner. Frie og tvungne vibrasjoner. Harmoniske vibrasjoner. Elastiske svingninger. Matematisk pendel. Energitransformasjoner under harmoniske vibrasjoner

mekaniske bølger. Hastighet og bølgelengde. Reisende bølgeligning. Bølgefenomener (diffraksjon, interferens...)

Hydromekanikk og Aeromekanikk. Trykk, hydrostatisk trykk. Pascals lov. Grunnleggende ligning for hydrostatikk. Kommuniserende fartøy. Arkimedes lov. Seilforhold tlf. Væskestrøm. Bernoullis lov. Torricelli formel

Molekylær fysikk. Grunnleggende bestemmelser i IKT. Grunnleggende begreper og formler. Egenskaper til en ideell gass. Grunnleggende ligning for MKT. Temperatur. Tilstandsligningen for en ideell gass. Mendeleev-Klaiperon ligning. Gasslover - isoterm, isobar, isokor

Bølgeoptikk. Korpuskulær bølgeteori om lys. Lysets bølgeegenskaper. spredning av lys. Lys interferens. Huygens-Fresnel-prinsippet. Diffraksjon av lys. Lys polarisering

Termodynamikk. Indre energi. Jobb. Mengde varme. Termiske fenomener. Termodynamikkens første lov. Anvendelse av termodynamikkens første lov på ulike prosesser. Varmebalanse ligning. Termodynamikkens andre lov. Varmemotorer

Elektrostatikk. Enkle konsepter. Elektrisk ladning. Loven om bevaring av elektrisk ladning. Coulombs lov. Prinsippet om superposisjon. Teorien om nær handling. Elektrisk feltpotensial. Kondensator.

Konstant elektrisk strøm. Ohms lov for en kretsseksjon. Drift og likestrøm. Joule-Lenz lov. Ohms lov for en komplett krets. Faradays lov om elektrolyse. Elektriske kretser - seriell og parallell tilkobling. Kirchhoffs regler.

Elektromagnetiske vibrasjoner. Frie og tvungne elektromagnetiske oscillasjoner. Oscillerende krets. Vekselstrøm. Kondensator i AC-krets. En induktor ("solenoid") i en vekselstrømkrets.

Du er her nå: Elektromagnetiske bølger. Konseptet med en elektromagnetisk bølge. Egenskaper til elektromagnetiske bølger. bølgefenomener

Et magnetfelt. Magnetisk induksjonsvektor. Gimlet-regelen. Amperes lov og Amperes kraft. Lorentz kraft. Venstrehåndsregel. Elektromagnetisk induksjon, magnetisk fluks, Lenz regel, lov om elektromagnetisk induksjon, selvinduksjon, magnetisk feltenergi

Kvantefysikken. Plancks hypotese. Fenomenet med den fotoelektriske effekten. Einsteins ligning. Fotoner. Bohrs kvantepostulater.

Elementer i relativitetsteorien. Postulater av relativitetsteorien. Relativitet av samtidighet, avstander, tidsintervaller. Relativistisk lov om addisjon av hastigheter. Massens avhengighet av hastighet. Den grunnleggende loven om relativistisk dynamikk...

Feil ved direkte og indirekte målinger. Absolutt, relativ feil. Systematiske og tilfeldige feil. Standardavvik (feil). Tabell for å bestemme feil ved indirekte målinger av ulike funksjoner.

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. Men 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 møtes «i fase», dvs. når samtidig maksimalt avvik i en retning, så forsterker de hverandre, og hvis de møtes "i motfase", dvs. 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. Derfor, for å observere interferens, er lys som kommer fra én kilde delt inn i to grupper av bølger, enten som passerer gjennom to hull (spalter) i en ugjennomsiktig skjerm, eller på grunn av refleksjon og brytning ved grensesnittet til media i tynne filmer. Interferensmønster fra en monokromatisk kilde ( λ=konst) på skjermen for stråler som passerer gjennom to smale tettsittende spalter, har form av alternerende lyse og mørke striper (Jungs eksperiment, 1801). Lyse striper - intensitetsmaksima observeres på de punktene på skjermen der bølgene fra to spor møtes "i 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 søyler (gjensidig tilbakebetaling), d.v.s. intensitetsminima forekommer på de punktene på skjermen der bølgene møtes "ute av fase", 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 av 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), så dette fenomenet ligger til grunn for ulike presisjonsmetoder («høypresisjon») 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 tykkelsen 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, er diffraksjonen svak. På makroskopiske hindringer observeres diffraksjon av lyd, seismiske bølger, radiobølger, for hvilke 1 cm km. For å observere lysets diffraksjon, må hindringene være vesentlig mindre. 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. Derfor er størrelsen på et objekt observert i et optisk mikroskop begrenset av lysets bølgelengde (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 når du registrerer det, lar deg 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. I tillegg er disse vektorene innbyrdes vinkelrette; derfor, for å fullt ut beskrive tilstanden til polarisering av lys, 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, dvs. 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 seg harmoniske bølger med forskjellige frekvenser, som et signal kan 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, avhengig av 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. 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 "rødforskyvningen", 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 stråling av andre frekvenser, for eksempel i radioområdet. Den motsatte effekten forbundet med økende frekvenser kalles blå (eller fiolett) skift. I astrofysikk vurderes to "rødforskyvninger" - kosmologisk og gravitasjon. Kosmologisk (metagalaktisk) refererer til det "røde skiftet" 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. ca. -stasjonaritet (ekspansjon ) Metagalakser. «Redshift» 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 av størrelsen på "rødforskyvningen" hastigheten for fjerning av galaksen, kan du 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 veldig viktig for kosmologi: definisjonen av universets "alder" 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. Den gravitasjonsmessige "rødforskyvningen" er en konsekvens av nedbremsingen av tidens tempo 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 noen tilfeller (for eksempel under gravitasjonskollaps) bør "rødforskyvning" av begge typer observeres.