ตอนนี้เราไปยังการศึกษาการแพร่กระจายของการแกว่ง ถ้า เรากำลังพูดถึงเกี่ยวกับการสั่นสะเทือนทางกล เช่น เกี่ยวกับการเคลื่อนที่แบบสั่นของอนุภาคของตัวกลางที่เป็นของแข็ง ของเหลว หรือก๊าซ การแพร่กระจายของการสั่นสะเทือนหมายถึงการถ่ายโอนการสั่นสะเทือนจากอนุภาคหนึ่งของตัวกลางไปยังอีกอนุภาคหนึ่ง การส่งผ่านการสั่นสะเทือนเกิดจากการที่พื้นที่ที่อยู่ติดกันของตัวกลางเชื่อมต่อถึงกัน การเชื่อมต่อนี้สามารถทำได้หลายวิธี โดยเฉพาะอย่างยิ่งอาจเกิดจากแรงยืดหยุ่นที่เกิดขึ้นอันเป็นผลมาจากการเสียรูปของตัวกลางระหว่างการสั่นสะเทือน ผลที่ตามมาคือ การแกว่งที่เกิดขึ้นในทางใดทางหนึ่งในที่แห่งหนึ่งทำให้เกิดการแกว่งอย่างต่อเนื่องในที่อื่น ซึ่งอยู่ห่างจากจุดเดิมมากขึ้นเรื่อยๆ และสิ่งที่เรียกว่าคลื่นก็เกิดขึ้น

ปรากฏการณ์คลื่นกลมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับ ชีวิตประจำวัน- ปรากฏการณ์เหล่านี้ได้แก่การแพร่กระจาย การสั่นสะเทือนของเสียงเนื่องจากความยืดหยุ่นของอากาศรอบตัวเรา เนื่องจากคลื่นยืดหยุ่นทำให้เราสามารถได้ยินได้ในระยะไกล วงกลมกระจัดกระจายบนผิวน้ำจากหินที่ถูกโยนออกไป ระลอกคลื่นเล็กๆ บนพื้นผิวของทะเลสาบ และขนาดมหึมา คลื่นทะเล- คลื่นเหล่านี้ก็เป็นคลื่นกลเช่นกัน แม้ว่าจะเป็นรูปแบบที่แตกต่างกันก็ตาม ในที่นี้ การเชื่อมต่อระหว่างส่วนที่อยู่ติดกันของผิวน้ำไม่ได้เกิดจากแรงยืดหยุ่น แต่เกิดจากแรงโน้มถ่วง (§38) หรือแรงตึงผิว (ดูเล่ม I, § 250) ไม่เพียงแต่คลื่นเสียงสามารถเดินทางผ่านอากาศได้เท่านั้น แต่ยังรวมถึงคลื่นระเบิดทำลายล้างจากกระสุนระเบิดและระเบิดอีกด้วย สถานีแผ่นดินไหวจะบันทึกแรงสั่นสะเทือนของพื้นดินที่เกิดจากแผ่นดินไหวที่อยู่ห่างออกไปหลายพันกิโลเมตร สิ่งนี้เป็นไปได้เพียงเพราะคลื่นแผ่นดินไหวแพร่กระจายจากบริเวณที่เกิดแผ่นดินไหว - การสั่นสะเทือนเข้ามา เปลือกโลก.

ปรากฏการณ์คลื่นที่มีลักษณะแตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง ได้แก่ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ก็มีบทบาทอย่างมากเช่นกัน คลื่นเหล่านี้แสดงถึงการส่งผ่านจากที่หนึ่งในอวกาศไปยังอีกที่หนึ่งของการแกว่งของสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กที่เกิดจากประจุและกระแสไฟฟ้า การสื่อสารระหว่างส่วนไฟฟ้าที่อยู่ติดกัน สนามแม่เหล็กเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงใดๆ สนามไฟฟ้าทำให้เกิดการปรากฏตัวของสนามแม่เหล็ก และในทางกลับกัน การเปลี่ยนแปลงใด ๆ ในสนามแม่เหล็กจะทำให้เกิดสนามไฟฟ้า (§ 54) ตัวกลางที่เป็นของแข็ง ของเหลว หรือก๊าซสามารถมีอิทธิพลอย่างมากต่อการแพร่กระจาย คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าแต่การมีตัวกลางดังกล่าวไม่จำเป็นสำหรับคลื่นเหล่านี้ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าสามารถแพร่กระจายได้ทุกที่ที่มีสนามแม่เหล็กไฟฟ้า ดังนั้นในสุญญากาศ กล่าวคือ ในพื้นที่ที่ไม่มีอะตอม

ปรากฏการณ์ที่เกิดจากคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ได้แก่ แสง เป็นต้น เช่นเดียวกับ บางช่วงหูของเรารับรู้ความถี่ของการสั่นสะเทือนทางกลและให้ความรู้สึกของเสียง เช่นเดียวกับที่ตาของเรารับช่วงความถี่ของการสั่นสะเทือนทางแม่เหล็กไฟฟ้าที่แคบมาก (และอย่างที่เราเห็นและแคบมาก) และให้ความรู้สึกของแสง .

การสังเกตการแพร่กระจายของแสงทำให้เราสามารถตรวจสอบได้โดยตรงว่าคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าสามารถแพร่กระจายในสุญญากาศได้ การวางกระดิ่งไฟฟ้าหรือกระดิ่งข้อเหวี่ยงไว้ใต้กระดิ่งแก้วของปั๊มลมแล้วสูบลมออก เราพบว่าเสียงจะค่อยๆ จางลงเมื่อเราปั๊มออกและหยุดลงในที่สุด ภาพที่มองเห็นได้ของทุกสิ่งที่อยู่ใต้กระดิ่งและด้านหลังไม่มีการเปลี่ยนแปลงใดๆ เป็นการยากที่จะประเมินค่าคุณสมบัติของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้านี้สูงเกินไป คลื่นกลไม่เกิน ชั้นบรรยากาศของโลก- คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเปิดกว้างให้กับเราในจักรวาลที่กว้างที่สุด คลื่นแสงช่วยให้เราเห็นดวงอาทิตย์ ดวงดาว และเทห์ฟากฟ้าอื่นๆ ที่แยกจากเราด้วยช่องว่าง "ว่างเปล่า" ขนาดใหญ่ ด้วยความช่วยเหลือของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความยาวต่างกันมากซึ่งมาถึงเราจากวัตถุที่อยู่ห่างไกลเหล่านี้ เราสามารถสรุปข้อสรุปที่สำคัญที่สุดเกี่ยวกับโครงสร้างของจักรวาลได้

ในปี พ.ศ. 2438 นักฟิสิกส์และนักประดิษฐ์ชาวรัสเซีย อเล็กซานเดอร์ สเตปาโนวิช โปปอฟ (พ.ศ. 2402-2449) ค้นพบสนามแม่เหล็กไฟฟ้ารูปแบบใหม่อันกว้างใหญ่ เขาคิดค้นอุปกรณ์ที่ทำให้สามารถใช้คลื่นเหล่านี้ในการส่งสัญญาณ - โทรเลขโดยไม่ต้องใช้สาย การสื่อสารไร้สายหรือวิทยุจึงถือกำเนิดขึ้นด้วยเหตุนี้จึงได้รับการปฏิบัติที่ยอดเยี่ยมและ ความสำคัญทางวิทยาศาสตร์คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่หลากหลาย ยาวกว่าคลื่นแสงมาก (§ 60)

การพัฒนาในปัจจุบันนี้ สิ่งประดิษฐ์ที่ยิ่งใหญ่ที่สุดจนสามารถพูดถึงวิทยุได้อย่างถูกต้องว่าเป็นหนึ่งในปาฏิหาริย์ เทคโนโลยีที่ทันสมัย- ทุกวันนี้ วิทยุทำให้ไม่เพียงแต่สามารถสื่อสารทางโทรเลขไร้สายและโทรศัพท์ระหว่างจุดใดก็ได้เท่านั้น โลกแต่ยังเพื่อส่งภาพ (โทรทัศน์และโทรเลขด้วยแสง) ควบคุมเครื่องจักรและขีปนาวุธในระยะไกล (telecontrol) ตรวจจับและแม้แต่มองเห็นวัตถุที่อยู่ห่างไกลซึ่งตัวเองไม่ปล่อยคลื่นวิทยุ (radiolocation) นำเรือและเครื่องบินไปตามเส้นทางที่กำหนด (วิทยุ การนำทาง) ให้สังเกตการปล่อยคลื่นวิทยุ เทห์ฟากฟ้า(ดาราศาสตร์วิทยุ) เป็นต้น

ด้านล่างนี้เราจะดูรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับการประยุกต์ใช้คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าบางส่วนที่กล่าวถึงที่นี่ แต่แม้แต่รายการแอปพลิเคชันเหล่านี้ที่เรียบง่าย (และห่างไกลจากความสมบูรณ์) ก็พูดถึงความสำคัญพิเศษของคลื่นเหล่านี้ได้มากมาย

ถึงอย่างไรก็ตาม ธรรมชาติที่แตกต่างกันคลื่นกลและคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า มีรูปแบบทั่วไปหลายรูปแบบที่มีอยู่ในปรากฏการณ์คลื่นใดๆ กฎหลักประการหนึ่งในลักษณะนี้คือคลื่นใดๆ ก็ตามที่แพร่กระจายจากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่งไม่ใช่ในทันที แต่ด้วยความเร็วที่แน่นอน

ปรากฏการณ์เหล่านี้มีอยู่ในคลื่นไม่ว่าในลักษณะใดก็ตาม ยิ่งไปกว่านั้น ปรากฏการณ์ของการรบกวน การเลี้ยวเบน และโพลาไรเซชันเป็นลักษณะเฉพาะของกระบวนการคลื่นเท่านั้น และสามารถอธิบายได้บนพื้นฐานของทฤษฎีคลื่นเท่านั้น

การสะท้อนและการหักเหของแสงการแพร่กระจายของคลื่นอธิบายได้ทางเรขาคณิตโดยใช้รังสี ในสภาพแวดล้อมที่เป็นเนื้อเดียวกัน ( n= const) รังสีมีลักษณะเป็นเส้นตรง ในขณะเดียวกัน ที่จุดเชื่อมต่อระหว่างสื่อ ทิศทางของสื่อก็เปลี่ยนไป ในกรณีนี้ จะเกิดคลื่นสองคลื่น: สะท้อน, แพร่กระจายในตัวกลางตัวแรกที่ความเร็วเท่ากัน, และหักเห, แพร่กระจายในตัวกลางตัวที่สองด้วยความเร็วที่แตกต่างกัน ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของตัวกลางนี้ ปรากฏการณ์การสะท้อนเป็นที่รู้จักทั้งจากเสียง (เอคโค่) และคลื่นแสง เนื่องจากการสะท้อนของแสง จึงเกิดภาพเสมือนจริงขึ้นในกระจก การหักเหของแสงเป็นเหตุให้เกิดปรากฏการณ์บรรยากาศที่น่าสนใจมากมาย มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุปกรณ์ออปติกต่างๆ: เลนส์, ปริซึม, ใยแก้วนำแสง อุปกรณ์เหล่านี้เป็นองค์ประกอบของอุปกรณ์เอง เพื่อวัตถุประสงค์ต่างๆ: กล้องถ่ายรูป กล้องจุลทรรศน์และกล้องโทรทรรศน์ กล้องปริทรรศน์ เครื่องฉายภาพ ระบบแสงการสื่อสาร ฯลฯ

การรบกวนคลื่น - ปรากฏการณ์ของการกระจายพลังงานเมื่อมีการซ้อนทับคลื่นสอง (หรือหลายคลื่น) ที่เชื่อมโยงกัน (จับคู่) พร้อมกับการปรากฏตัวของรูปแบบการรบกวนของจุดสูงสุดและค่าต่ำสุดของการสลับความเข้ม (แอมพลิจูด) ของคลื่นที่เกิดขึ้น คลื่นซึ่งความต่างเฟส ณ จุดบวกยังคงคงที่ในเวลา แต่สามารถแปรผันจากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่งและในอวกาศได้ เรียกว่า คลื่นต่อเนื่อง หากคลื่นมาบรรจบกัน 'ในช่วง' ของ แทร.เอ้ ไปถึงค่าเบี่ยงเบนสูงสุดพร้อมกันในทิศทางเดียว จากนั้นพวกมันจะเสริมกำลังซึ่งกันและกัน และหากพวกมันพบกัน เข้าถึงส่วนเบี่ยงเบนที่ตรงกันข้ามพร้อมกันทำให้กันและกันอ่อนแอลง การประสานของการแกว่งของสองคลื่น (การเชื่อมโยงกัน) ของสองคลื่นในกรณีของแสงจะเป็นไปได้ก็ต่อเมื่อมี ต้นกำเนิดทั่วไปซึ่งเกิดจากลักษณะเฉพาะของกระบวนการแผ่รังสี ข้อยกเว้นคือเลเซอร์ซึ่งมีการแผ่รังสีที่มีความเชื่อมโยงสูง ด้วยเหตุนี้ ในการสังเกตการรบกวน แสงที่มาจากแหล่งเดียวจึงถูกแบ่งออกเป็นสองกลุ่มของคลื่น ไม่ว่าจะผ่านรูสองรู (กรีด) ในฉากทึบแสง หรือเนื่องจากการสะท้อนและการหักเหของแสงที่ส่วนต่อประสานของตัวกลางในฟิล์มบาง รูปแบบการรบกวนจากแหล่งที่มีสีเดียว ( แลม = const) บนหน้าจอสำหรับรังสีที่ลอดผ่านช่องแคบๆ สองช่องที่มีระยะห่างกันอย่างใกล้ชิด มีลักษณะเป็นแถบสว่างและแถบสีเข้มสลับกัน (การทดลองของจุง, 1801 ᴦ.) แถบสว่าง - ความเข้มสูงสุดจะถูกสังเกตที่จุดเหล่านั้นของหน้าจอซึ่งคลื่นจากสองช่องมาบรรจบกัน "ในเฟส" นั่นคือ ความแตกต่างของเฟส

, ม. =0,1,2,…,(3.10)

สิ่งนี้สอดคล้องกับความแตกต่างของเส้นทางของรังสี ซึ่งเป็นผลคูณของความยาวคลื่นจำนวนเต็ม λ

, ม. =0,1,2,…,(3.11)

แถบสีเข้ม (การยกเลิกร่วมกัน), แทร็ก.สล็อต. ความเข้มต่ำสุดเกิดขึ้นที่จุดที่คลื่นมาบรรจบกัน "ในแอนติเฟส" กล่าวคือ ความแตกต่างของเฟสคือ

, ม. =0,1,2,…,(3.12)

สิ่งนี้สอดคล้องกับความแตกต่างในเส้นทางของรังสี ซึ่งเป็นผลคูณของคลื่นครึ่งคลื่นจำนวนคี่

, ม. =0,1,2,….(3.13)

มีการสังเกตการรบกวนของคลื่นต่างๆ การรบกวนของแสงสีขาว ซึ่งรวมถึงคลื่นของแสงที่มองเห็นได้ทั้งหมดในช่วงความยาวคลื่น ไมครอนสามารถปรากฏเป็นฟิล์มบางสีรุ้งของน้ำมันเบนซินบนพื้นผิวของน้ำ ฟองสบู่ และฟิล์มออกไซด์บนพื้นผิวของโลหะ เงื่อนไขสูงสุดของการรบกวนใน จุดที่แตกต่างกันฟิล์มถูกสร้างขึ้นสำหรับคลื่นที่แตกต่างกันและมีความยาวคลื่นต่างกัน ซึ่งนำไปสู่การขยายคลื่น สีที่ต่างกัน- เงื่อนไขการรบกวนถูกกำหนดโดยความยาวคลื่น ซึ่งสำหรับแสงที่มองเห็นจะมีค่าเป็นเศษส่วนของไมครอน (1 µm = 10 -6 เมตร) ดังนั้น ปรากฏการณ์นี้จึงเป็นพื้นฐานของวิธีการวิจัยที่มีความแม่นยำหลากหลาย ('แม่นยำเป็นพิเศษ') การควบคุมและการวัด การใช้การรบกวนจะขึ้นอยู่กับการใช้อินเทอร์เฟอโรมิเตอร์ สเปกโตรสโคปรบกวน และวิธีการโฮโลแกรม การรบกวนของแสงใช้ในการวัดความยาวคลื่นของการแผ่รังสี การวิจัย โครงสร้างที่ดีเส้นสเปกตรัม การหาความหนาแน่น ดัชนีการหักเหของสาร ความหนาของสารเคลือบบางๆ

การเลี้ยวเบน– ชุดของปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นเมื่อคลื่นแพร่กระจายในตัวกลางที่มีคุณสมบัติต่างกันอย่างเด่นชัด สิ่งนี้จะสังเกตได้เมื่อคลื่นผ่านรูในตะแกรง ใกล้ขอบของวัตถุทึบแสง ฯลฯ การเลี้ยวเบนทำให้เกิดการโค้งงอของคลื่นรอบสิ่งกีดขวางที่มีขนาดสมส่วนกับความยาวคลื่น ถ้าขนาดของสิ่งกีดขวางใหญ่กว่าความยาวคลื่นมาก การเลี้ยวเบนจะอ่อนลง ในสิ่งกีดขวางที่มองเห็นด้วยตาเปล่า จะสังเกตการเลี้ยวเบนของเสียง คลื่นแผ่นดินไหว และคลื่นวิทยุ ซึ่งเป็นระยะทาง 1 ซม. กม. เป็นเรื่องที่คุ้มที่จะบอกว่าหากต้องการสังเกตการเลี้ยวเบนของแสง สิ่งกีดขวางจะต้องมีขนาดที่เล็กกว่ามาก การเลี้ยวเบน คลื่นเสียงอธิบายความสามารถในการได้ยินเสียงของคนที่อยู่บริเวณมุมบ้าน การเลี้ยวเบนของคลื่นวิทยุรอบพื้นผิวโลกอธิบายการรับสัญญาณวิทยุในช่วงคลื่นวิทยุยาวและปานกลางซึ่งอยู่ไกลเกินกว่าแนวสายตาของเสาอากาศเปล่งแสง

การเลี้ยวเบนของคลื่นจะมาพร้อมกับการรบกวนซึ่งนำไปสู่การก่อตัวของรูปแบบการเลี้ยวเบน ความเข้มสูงสุดและต่ำสุดสลับกัน เมื่อแสงผ่านตะแกรงการเลี้ยวเบนซึ่งเป็นชุดของแถบโปร่งใสและทึบสลับขนานกัน (มากถึง 1,000 ต่อ 1 มม.) รูปแบบการเลี้ยวเบนจะปรากฏขึ้นบนหน้าจอ ตำแหน่งของจุดสูงสุดซึ่งขึ้นอยู่กับความยาวคลื่นของการแผ่รังสี . ซึ่งช่วยให้สามารถใช้ตะแกรงเลี้ยวเบนเพื่อการวิเคราะห์ได้ องค์ประกอบสเปกตรัมรังสี โครงสร้าง สารผลึกคล้ายกับสามมิติ ตะแกรงเลี้ยวเบน- การสังเกตรูปแบบการเลี้ยวเบนระหว่างทาง การฉายรังสีเอกซ์ลำแสงอิเล็กตรอนหรือเซลล์ประสาทผ่านผลึกซึ่งอนุภาคของสสาร (อะตอม, ไอออน, โมเลกุล) ถูกจัดเรียงอย่างเป็นระเบียบทำให้สามารถศึกษาคุณสมบัติของโครงสร้างได้ ค่าลักษณะเฉพาะสำหรับระยะห่างระหว่างอะตอมคือ d~10 -10 ม. ซึ่งสอดคล้องกับความยาวคลื่นของการแผ่รังสีที่ใช้ และทำให้เป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้สำหรับการวิเคราะห์ทางผลึกศาสตร์

การเลี้ยวเบนของแสงจะเป็นตัวกำหนดขีดจำกัดของความละเอียดของอุปกรณ์เชิงแสง (กล้องโทรทรรศน์ กล้องจุลทรรศน์ ฯลฯ) ความละเอียด - ระยะห่างต่ำสุดระหว่างวัตถุสองชิ้นที่มองเห็นแยกกันและไม่รวมเข้าด้วยกัน - ได้รับการแก้ไขแล้ว เนื่องจากการเลี้ยวเบน ภาพของแหล่งกำเนิดของจุด (เช่น ดาวฤกษ์ในกล้องโทรทรรศน์) จะปรากฏเป็นวงกลม ดังนั้นวัตถุที่อยู่ใกล้เคียงจึงไม่ได้รับการแก้ไข ความละเอียดขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์จำนวนหนึ่ง รวมถึงความยาวคลื่นด้วย: ยิ่งความยาวคลื่นสั้นเท่าไร ความละเอียดที่ดีขึ้น- ด้วยเหตุนี้ ขนาดของวัตถุที่สังเกตได้ในกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงจึงถูกจำกัดด้วยความยาวคลื่นของแสง (ประมาณ 0.5 µm)

ปรากฏการณ์การรบกวนและการเลี้ยวเบนของแสงอยู่ภายใต้หลักการของการบันทึกและสร้างภาพในรูปแบบโฮโลแกรม วิธีการที่เสนอในปี พ.ศ. 2491 โดย D. Gabor (พ.ศ. 2443 – 2522) บันทึกรูปแบบการรบกวนที่ได้จากการส่องสว่างวัตถุและแผ่นถ่ายภาพที่มีรังสีต่อเนื่องกัน โฮโลแกรมที่ได้ประกอบด้วยแสงสลับและ จุดด่างดำเนื่องจากไม่มีความคล้ายคลึงกับวัตถุ แต่การเลี้ยวเบนจากโฮโลแกรมของคลื่นแสงแบบเดียวกับที่ใช้ในการบันทึก ทำให้สามารถฟื้นฟูคลื่นที่กระจัดกระจายจากวัตถุจริงและได้ภาพสามมิติ

โพลาไรซ์– ปรากฏการณ์ที่มีลักษณะเฉพาะของคลื่นตามขวางเท่านั้น ธรรมชาติตามขวางของคลื่นแสง (เช่นเดียวกับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าอื่น ๆ ) แสดงออกมาในความจริงที่ว่าเวกเตอร์ความแรงของสนามไฟฟ้า () และสนามแม่เหล็กเหนี่ยวนำ () ที่สั่นอยู่ในนั้นตั้งฉากกับทิศทางการแพร่กระจายของคลื่น ในเวลาเดียวกัน เวกเตอร์เหล่านี้ตั้งฉากกัน และด้วยเหตุนี้ คำอธิบายแบบเต็มสถานะของโพลาไรเซชันของแสงต้องรู้พฤติกรรมของโพลาไรซ์เพียงอันเดียวเท่านั้น ผลกระทบของแสงบนอุปกรณ์บันทึกจะถูกกำหนดโดยเวกเตอร์ความแรงของสนามไฟฟ้า ซึ่งเรียกว่าเวกเตอร์แสง

คลื่นแสงที่ปล่อยออกมา แหล่งธรรมชาติรังสีกิตติมศักดิ์ อะตอมอิสระจำนวนมากไม่มีขั้วเพราะว่า ทิศทางการแกว่งของเวกเตอร์แสง () ในลำแสงธรรมชาติจะเปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่องและสุ่มคงเหลือ ตั้งฉากกับเวกเตอร์ความเร็วคลื่น

แสงที่ทิศทางของเวกเตอร์แสงไม่เปลี่ยนแปลง มักเรียกว่าโพลาไรซ์เชิงเส้น โพลาไรเซชันคือการเรียงลำดับของการสั่นของเวกเตอร์ ตัวอย่างคือคลื่นฮาร์มอนิก ในโพลาไรซ์แสงจะใช้อุปกรณ์ที่เรียกว่าโพลาไรเซอร์ซึ่งการกระทำนั้นขึ้นอยู่กับลักษณะเฉพาะของกระบวนการสะท้อนและการหักเหของแสงตลอดจนแอนไอโซโทรปี คุณสมบัติทางแสงสารเข้า สถานะผลึก- เวกเตอร์แสงในลำแสงที่ผ่านโพลาไรเซอร์จะสั่นในระนาบที่เรียกว่าระนาบโพลาไรเซอร์ เมื่อแสงโพลาไรซ์ผ่านโพลาไรเซอร์ตัวที่สอง ปรากฎว่าความเข้มของลำแสงที่ส่งผ่านจะเปลี่ยนไปเมื่อโพลาไรเซอร์หมุน แสงผ่านอุปกรณ์โดยไม่มีการดูดซับหากโพลาไรเซชันเกิดขึ้นพร้อมกับระนาบของโพลาไรเซอร์ตัวที่สองและล่าช้าโดยสิ้นเชิงเมื่อคริสตัลหมุน 90 องศา เมื่อระนาบการสั่นของแสงโพลาไรซ์ตั้งฉากกับระนาบของโพลาไรเซอร์ตัวที่สอง .

โพลาไรเซชันของแสงพบการใช้งานอย่างกว้างขวางในการวิจัยทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีสาขาต่างๆ ใช้ในการศึกษาด้วยกล้องจุลทรรศน์ ในกระบวนการบันทึกเสียง ตำแหน่งเชิงแสง การถ่ายภาพและการถ่ายทำด้วยความเร็วสูง เป็นต้น อุตสาหกรรมอาหาร(การวัดน้ำตาล) เป็นต้น

การกระจายตัว- การพึ่งพาความเร็วของการแพร่กระจายของคลื่นกับความถี่ (ความยาวคลื่น) เมื่อคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าแพร่กระจายในตัวกลาง -

มีการพิจารณาความแปรปรวน คุณสมบัติทางกายภาพตัวกลางที่คลื่นแพร่กระจาย ตัวอย่างเช่น ในสุญญากาศ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าแพร่กระจายโดยไม่มีการกระจายตัว แต่ในตัวกลางที่เป็นวัสดุ แม้จะในสภาพแวดล้อมที่หายากเช่นไอโอโนสเฟียร์ของโลก การกระจายตัวก็เกิดขึ้น เสียงและ คลื่นอัลตราโซนิกยังแสดงการกระจายตัวอีกด้วย เมื่อแพร่กระจายในตัวกลางคลื่นฮาร์มอนิกที่มีความถี่ต่างกันซึ่งสัญญาณจะต้องถูกสลายจะแพร่กระจายด้วย ด้วยความเร็วที่แตกต่างกันซึ่งนำไปสู่การบิดเบือนรูปร่างของสัญญาณ การกระจายตัวของแสงคือการขึ้นอยู่กับดัชนีการหักเหของแสงของสารกับความถี่ (ความยาวคลื่น) ของแสง เมื่อความเร็วแสงเปลี่ยนแปลงตามความถี่ (ความยาวคลื่น) ดัชนีการหักเหของแสงจะเปลี่ยนไป เนื่องจากมีการกระจายตัว แสงสีขาวประกอบด้วยคลื่นความถี่ต่างๆ มากมาย เมื่อผ่านปริซึมสามเหลี่ยมโปร่งใส จะสลายตัวและเกิดสเปกตรัมต่อเนื่อง (ต่อเนื่อง)
โพสต์บน Ref.rf
การศึกษาสเปกตรัมนี้ทำให้ I. Newton (1672) ค้นพบการกระจายตัวของแสง สำหรับสารที่มีความโปร่งใสในบริเวณที่กำหนดของสเปกตรัม ดัชนีการหักเหของแสงจะเพิ่มขึ้นตามความถี่ที่เพิ่มขึ้น (ความยาวคลื่นลดลง) ซึ่งสอดคล้องกับการกระจายตัวของสีในสเปกตรัม ดัชนีการหักเหของแสงสูงสุดคือสำหรับแสงสีม่วง (=0.38 ไมครอน) ซึ่งมีค่าน้อยที่สุดสำหรับแสงสีแดง (=0.76 ไมครอน) ปรากฏการณ์ที่คล้ายกันสังเกตได้ในธรรมชาติระหว่างการแพร่กระจาย แสงแดดในบรรยากาศและการหักเหของแสงในอนุภาคของน้ำ (ฤดูร้อน) และน้ำแข็ง (ฤดูหนาว) สิ่งนี้ทำให้เกิดรุ้งหรือรัศมีแสงอาทิตย์

ผลกระทบดอปเปลอร์ผลกระทบดอปเปลอร์คือการเปลี่ยนแปลงความถี่หรือความยาวของคลื่นที่ผู้สังเกตการณ์ (ผู้รับ) รับรู้ เนื่องจากการเคลื่อนที่ของแหล่งกำเนิดคลื่นและผู้สังเกตที่สัมพันธ์กัน ความเร็วคลื่น คุณถูกกำหนดโดยคุณสมบัติของตัวกลางและไม่เปลี่ยนแปลงเมื่อแหล่งกำเนิดหรือผู้สังเกตเคลื่อนที่ หากผู้สังเกตหรือแหล่งกำเนิดคลื่นเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสัมพันธ์กับตัวกลาง ความถี่นั้นก็จะตามมา โวลต์คลื่นที่ได้รับก็แตกต่างออกไป ในเวลาเดียวกัน ตามที่ K. Doppler (1803 – 1853) ได้กำหนดไว้ เมื่อผู้สังเกตการณ์เข้าใกล้แหล่งกำเนิด ความถี่ของคลื่นจะเพิ่มขึ้น และเมื่อเคลื่อนออกไป คลื่นจะลดลง ซึ่งสอดคล้องกับความยาวคลื่นที่ลดลง λ เมื่อแหล่งกำเนิดและผู้สังเกตการณ์เข้ามาใกล้และเพิ่มมากขึ้น λ เมื่อพลัดพรากจากกัน สำหรับคลื่นเสียง เอฟเฟกต์ดอปเปลอร์จะแสดงออกมาในระดับเสียงที่เพิ่มขึ้นเมื่อแหล่งกำเนิดเสียงและผู้สังเกตเข้ามาใกล้กันมากขึ้น (ใน 1 วินาทีผู้สังเกตการณ์รับรู้ จำนวนที่มากขึ้นคลื่น) และส่งผลให้โทนเสียงลดลงเมื่อพวกเขาเคลื่อนตัวออกไป เอฟเฟ็กต์ดอปเปลอร์ยังทำให้เกิด “การเลื่อนสีแดง” ดังที่อธิบายไว้ข้างต้น - การลดความถี่ รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าจากแหล่งที่เคลื่อนที่ ชื่อนี้มีสาเหตุมาจากความจริงที่ว่าในส่วนที่มองเห็นได้ของสเปกตรัมซึ่งเป็นผลมาจากเอฟเฟกต์ดอปเปลอร์ เส้นจะเลื่อนไปทางปลายสีแดง นอกจากนี้ “การเลื่อนสีแดง” ยังสังเกตได้จากการปล่อยความถี่อื่นๆ เช่น ในช่วงวิทยุ ผลตรงกันข้ามที่เกี่ยวข้องกับการเพิ่มความถี่ มักเรียกว่าการเปลี่ยนสีน้ำเงิน (หรือสีม่วง) ในทางดาราศาสตร์ฟิสิกส์ มีการพิจารณา "การเลื่อนสีแดง" สองอัน - จักรวาลวิทยาและแรงโน้มถ่วง จักรวาลวิทยา (metagalactic) เรียกว่า "การเปลี่ยนแปลงสีแดง" ที่สังเกตได้จากแหล่งกำเนิดที่อยู่ห่างไกลทั้งหมด (กาแลคซี, ควาซาร์) - ความถี่ของการแผ่รังสีที่ลดลงซึ่งระบุระยะห่างของแหล่งกำเนิดเหล่านี้จากกันและกันและโดยเฉพาะจากกาแล็กซีของเรา เช่น ความไม่นิ่ง (การขยายตัว) Metagalaxies “การเลื่อนสีแดง” สำหรับกาแลคซีถูกค้นพบโดยนักดาราศาสตร์ชาวอเมริกัน ดับเบิลยู สลิเฟอร์ ในปี 1912-14; ในปี 1929 อี. ฮับเบิลค้นพบว่าสำหรับกาแลคซีไกลโพ้นนั้นมีขนาดใหญ่กว่ากาแลคซีใกล้เคียง และเพิ่มขึ้นโดยประมาณตามสัดส่วนของระยะทาง ทำให้สามารถระบุกฎของระยะห่างซึ่งกันและกัน (การกระเจิง) ของกาแลคซีได้ กฎของฮับเบิล ในกรณีนี้เขียนในรูปแบบ

คุณ = ชม; (3.14)

(คุณคือความเร็วที่กาแล็กซีเคลื่อนที่ออกไป ร- ระยะทางถึงมัน ยังไม่มี -ค่าคงที่ฮับเบิล) การระบุความเร็วที่กาแลคซีเคลื่อนตัวออกจากเรดชิฟต์ ทำให้สามารถคำนวณระยะทางได้ ในการหาระยะทางถึงวัตถุนอกกาแลคซีโดยใช้สูตรนี้ คุณจำเป็นต้องทราบค่าตัวเลขของค่าคงที่ฮับเบิล เอ็น.ความรู้เกี่ยวกับค่าคงที่นี้มีความสำคัญมากสำหรับจักรวาลวิทยาเช่นกัน: การกำหนด "อายุ" ของจักรวาลนั้นสัมพันธ์กับมัน ในช่วงต้นทศวรรษที่ 70 ของศตวรรษที่ 20 ค่าคงที่ของฮับเบิลถูกนำมาใช้ ยังไม่มี =(3 – 5)*10 -18 วินาที -1 , ซึ่งกันและกัน ที = 1/เอช = 18 พันล้านปี แรงโน้มถ่วง “การเลื่อนสีแดง” เป็นผลมาจากการชะลอตัวของอัตราเวลาและเกิดจากสนามโน้มถ่วง (เอฟเฟกต์ ทฤษฎีทั่วไปทฤษฎีสัมพัทธภาพ) ปรากฏการณ์นี้เรียกอีกอย่างว่าปรากฏการณ์ไอน์สไตน์หรือปรากฏการณ์ดอปเปลอร์ทั่วไป มีการสังเกตการณ์มาตั้งแต่ปี พ.ศ. 2462 ครั้งแรกในการแผ่รังสีของดวงอาทิตย์ จากนั้นจึงมาจากดาวฤกษ์อื่นๆ บางดวง ในบางกรณี (เช่น เมื่อ การล่มสลายของแรงโน้มถ่วง) ควรสังเกต “การเลื่อนสีแดง” ของทั้งสองประเภท

งบประมาณเทศบาล สถาบันการศึกษา- เฉลี่ย

โรงเรียนที่ครอบคลุมหมายเลข 2 ตั้งชื่อตาม A.I. Herzen, Klintsy ภูมิภาคไบรอันสค์

บทเรียนในหัวข้อ

จัดทำและดำเนินการ:

ครูสอนฟิสิกส์

โปรโคเรนโก แอนนา

อเล็กซานดรอฟนา

คลินต์ซี, 2013

เนื้อหา:

บทเรียนในหัวข้อ “ปรากฏการณ์คลื่น การแพร่กระจายของคลื่นกล ความยาวคลื่น. ความเร็วคลื่น -

วัตถุประสงค์ของบทเรียน: แนะนำแนวคิดเรื่องคลื่น ความยาวและความเร็วของคลื่น เงื่อนไขการแพร่กระจายของคลื่น ประเภทของคลื่น สอนให้นักเรียนใช้สูตรหาความยาวและความเร็วของคลื่น ศึกษาสาเหตุของการแพร่กระจายของคลื่นตามขวางและตามยาว

งานระเบียบวิธี:

ทางการศึกษา : ทำความคุ้นเคยกับที่มาของคำว่า “คลื่น ความยาวคลื่น ความเร็วคลื่น” แสดงให้นักเรียนเห็นถึงปรากฏการณ์การแพร่กระจายของคลื่น และพิสูจน์ผ่านการทดลองเกี่ยวกับการแพร่กระจายของคลื่นสองประเภท: ตามขวางและตามยาว

พัฒนาการ : ส่งเสริมการพัฒนาทักษะการพูด การคิด ความรู้ความเข้าใจ และทักษะการทำงานทั่วไป ส่งเสริมการเรียนรู้เทคนิค การวิจัยทางวิทยาศาสตร์: การวิเคราะห์และการสังเคราะห์

ทางการศึกษา :

ประเภทบทเรียน: การเรียนรู้เนื้อหาใหม่

วิธีการ: วาจา, ภาพ, การปฏิบัติ

อุปกรณ์: คอมพิวเตอร์การนำเสนอ

การสาธิต:

คลื่นตามขวางและตามยาว

การแพร่กระจายของคลื่นตามขวางและตามยาว

แผนการสอน:

องค์กรของการเริ่มต้นบทเรียน

เวทีสร้างแรงบันดาลใจ- การกำหนดเป้าหมายและวัตถุประสงค์สำหรับบทเรียน

การเรียนรู้เนื้อหาใหม่

การรวมความรู้ใหม่

สรุปบทเรียน.

ความก้าวหน้าของบทเรียน

1. เวทีองค์กร

2. เวทีสร้างแรงบันดาลใจ การกำหนดเป้าหมายและวัตถุประสงค์สำหรับบทเรียน

คุณสังเกตเห็นอะไรในคลิปวิดีโอเหล่านี้ (คลื่น)

คุณเห็นคลื่นประเภทใด?

จากคำตอบของคุณ เราจะพยายามตั้งเป้าหมายสำหรับบทเรียนวันนี้ เพื่อให้จำไว้ว่าแผนการศึกษาแนวคิดนี้คืออะไร ในกรณีนี้คือแนวคิดเรื่องคลื่น (คลื่นคืออะไร เช่น คำจำกัดความ ประเภทของคลื่น คุณลักษณะของคลื่น)

ในบทเรียนวันนี้ ฉันจะช่วยคุณเกี่ยวกับแนวคิดเรื่องคลื่น ความยาวและความเร็วของคลื่น เงื่อนไขการแพร่กระจายของคลื่น ประเภทของคลื่น สอนให้นักเรียนใช้สูตรในการหาความยาวและความเร็วของคลื่น ศึกษาสาเหตุของการแพร่กระจายของคลื่นตามขวางและตามยาวกับ พัฒนาทัศนคติที่มีมโนธรรมต่อ งานการศึกษา, แรงจูงใจเชิงบวกในการเรียนรู้, ทักษะการสื่อสาร- มีส่วนช่วยในการศึกษามนุษยชาติ ระเบียบวินัย และการรับรู้เกี่ยวกับสุนทรียภาพของโลก

1. การเรียนรู้เนื้อหาใหม่

ตอนนี้คุณต้องใช้แผนที่นำเสนอบนหน้าจอและบนกระดาษบนโต๊ะของคุณและหลังจากอ่านย่อหน้าที่ 42 และ 43 แล้วให้ค้นหา ข้อมูลที่จำเป็นและเขียนมันออกมา

วางแผน:

แนวคิดเรื่องคลื่น

เงื่อนไขการเกิดคลื่น

แหล่งกำเนิดคลื่น

สิ่งที่จำเป็นเพื่อให้เกิดคลื่น?

ประเภทของคลื่น (คำจำกัดความ)

คลื่น – การสั่นสะเทือนที่แพร่กระจายในอวกาศเมื่อเวลาผ่านไป คลื่นเกิดขึ้นจากแรงยืดหยุ่นเป็นหลัก

คุณสมบัติของคลื่น:

คลื่นกลสามารถแพร่กระจายได้เฉพาะในตัวกลาง (สารบางชนิด): ในก๊าซ ในของเหลว ในของแข็ง

ในสุญญากาศ คลื่นกลไม่สามารถเกิดขึ้นได้

แหล่งกำเนิดคลื่น เป็นวัตถุที่สั่นไหวซึ่งสร้างความผิดปกติของสิ่งแวดล้อมในพื้นที่โดยรอบ (ข้าว)

เพื่อให้เกิดคลื่นกลเกิดขึ้น จำเป็น:

1. การปรากฏตัวของตัวกลางยืดหยุ่น

2 - การมีอยู่ของแหล่งที่มาของการสั่น - การเสียรูปของตัวกลาง

ประเภทของคลื่น:

ตามขวาง - ซึ่งการสั่นสะเทือนเกิดขึ้นตั้งฉากกับทิศทางการเคลื่อนที่ของคลื่น เกิดขึ้นเฉพาะใน ของแข็ง.

ตามยาว- ซึ่งการแกว่งเกิดขึ้นตามทิศทางการแพร่กระจายของคลื่นเกิดขึ้นได้ในทุกสภาพแวดล้อม (ของเหลว ก๊าซ ของแข็ง)

พิจารณาตารางสรุปความรู้เดิม (ดูการนำเสนอ)

เราสรุป: คลื่นกล:

กระบวนการแพร่กระจายการสั่นสะเทือนในตัวกลางยืดหยุ่น

ในกรณีนี้ การถ่ายโอนพลังงานเกิดขึ้นจากอนุภาคหนึ่งไปอีกอนุภาคหนึ่ง

ไม่มีการถ่ายโอนสาร

ในการสร้างคลื่นกล จำเป็นต้องใช้ตัวกลางยืดหยุ่น ได้แก่ ของเหลว ของแข็ง หรือก๊าซ

ตอนนี้เรามาพิจารณาและเขียนลักษณะสำคัญของคลื่นกัน

ปริมาณใดที่บ่งบอกถึงลักษณะของคลื่น

แต่ละคลื่นเดินทางด้วยความเร็วที่แน่นอน ภายใต้ความเร็วโวลต์คลื่นเข้าใจความเร็วของการแพร่กระจายของการรบกวน ความเร็วของคลื่นถูกกำหนดโดยคุณสมบัติของตัวกลางที่คลื่นแพร่กระจาย เมื่อคลื่นผ่านจากตัวกลางหนึ่งไปยังอีกตัวกลาง ความเร็วของคลื่นจะเปลี่ยนไป

ความยาวคลื่น λ คือระยะทางที่คลื่นแพร่กระจายในช่วงเวลาหนึ่งเท่ากับคาบการแกว่งของคลื่นนั้น

ลักษณะสำคัญ: แลมบ์ดาโวลต์* ต, แล - ความยาวคลื่น ม.โวลต์– ความเร็วการแพร่กระจาย m/s, T – คาบคลื่น s

4. การรวมองค์ความรู้ใหม่

คลื่นคืออะไร?

สภาวะในการเกิดคลื่น?

คุณรู้จักคลื่นประเภทใดบ้าง?

คลื่นตามขวางสามารถแพร่กระจายในน้ำได้หรือไม่?

ความยาวคลื่นคืออะไร?

ความเร็วของการแพร่กระจายคลื่นคืออะไร?

จะเชื่อมโยงความเร็วและความยาวคลื่นได้อย่างไร?

เราพิจารณา 2 ประเภทและพิจารณาว่าคลื่นใดเป็นคลื่นใด?

แก้ไขปัญหา:

จงหาความยาวคลื่นที่ความถี่ 200 เฮิรตซ์ ถ้าความเร็วคลื่นคือ 340 เมตร/วินาที (68,000 ม.=68 กม.)

คลื่นแพร่กระจายไปตามผิวน้ำในทะเลสาบด้วยความเร็ว 6 เมตร/วินาที ใบไม้ของต้นไม้ลอยอยู่บนผิวน้ำ กำหนดความถี่และระยะเวลาการแกว่งของใบไม้หากความยาวคลื่นเท่ากับ 3 เมตร (0.5 เมตร 2 วินาที -1 )

ความยาวคลื่นคือ 2 ม. และความเร็วการแพร่กระจายคือ 400 ม./วินาที กำหนดจำนวนการสั่นที่สมบูรณ์ของคลื่นนี้ใน 0.1 วินาที (20)

ลองพิจารณาดูครับว่าน่าสนใจ : คลื่นบนพื้นผิวของของเหลวไม่เป็นทั้งแนวยาวหรือแนวขวาง หากคุณโยนลูกบอลเล็กๆ ลงบนผิวน้ำ คุณจะเห็นว่ามันเคลื่อนไหวและแกว่งไปบนคลื่นเป็นวงกลม ดังนั้นคลื่นบนพื้นผิวของของเหลวจึงเป็นผลมาจากการบวกตามยาวและ การเคลื่อนไหวด้านข้างอนุภาคน้ำ

5. สรุปบทเรียน

เรามาสรุปกัน

คุณจะใช้คำใดอธิบายสถานะหลังบทเรียน:

ความรู้คือความรู้ก็ต่อเมื่อได้มาโดยความพยายามของความคิด ไม่ใช่จากความทรงจำ

โอ้ยเหนื่อยใจกับเรื่องวุ่นวายนี้.....

คุณเข้าใจความสุขของการเรียน โชคดี กฎหมายและความลับ

เรียนหัวข้อ “คลื่นกล” ไม่ใช่เรื่องง่าย!!!

6 . ข้อมูลเกี่ยวกับการบ้าน

เตรียมคำตอบสำหรับคำถามตามแผนโดยใช้§§42-44

น่ารู้สูตรและคำจำกัดความในหัวข้อ “คลื่น”

ทางเลือก: สร้างปริศนาอักษรไขว้ในหัวข้อ "คลื่นกล"

งาน:

ชาวประมงสังเกตว่าภายใน 10 วินาที คลื่นจะสั่น 20 ครั้ง และระยะห่างระหว่างคลื่นที่อยู่ติดกันคือ 1.2 เมตร ความเร็วของการแพร่กระจายคลื่นคือเท่าใด(T=n/t; T=10/5=2s; แลมบ์ดา*ν; ν=1/T; แลมบ์ดา/T; υ=แล*T*υ=1*2=2(m/s ))

ความยาวของคลื่นคือ 5 เมตร และความถี่คือ 3 เฮิรตซ์ จงหาความเร็วของคลื่น (1.6 เมตร/วินาที)

วิปัสสนา

บทเรียนจัดขึ้นในชั้นประถมศึกษาปีที่ 11 ในหัวข้อ “ปรากฏการณ์คลื่น. การแพร่กระจายของคลื่นกล ความยาวคลื่น. ความเร็วคลื่น”เป็นบทเรียนที่สิบสามในวิชาฟิสิกส์” การสั่นสะเทือนทางกลและคลื่น” ประเภทบทเรียน: การเรียนรู้เนื้อหาใหม่

บทเรียนคำนึงถึงตรีเอกานุภาพ วัตถุประสงค์การสอน: การศึกษา, พัฒนาการ, การศึกษา. วัตถุประสงค์ทางการศึกษาฉันแนะนำให้นักเรียนรู้จักที่มาของคำว่า "คลื่น ความยาวคลื่น ความเร็วคลื่น" แสดงให้นักเรียนเห็นถึงปรากฏการณ์การแพร่กระจายของคลื่น และพิสูจน์ผ่านการทดลองเกี่ยวกับการมีอยู่ของคลื่นสองประเภท: ตามขวางและตามยาว ตามเป้าหมายการพัฒนา ฉันกำหนดให้นักเรียนพัฒนาแนวคิดที่ชัดเจนเกี่ยวกับเงื่อนไขของการแพร่กระจายคลื่น การพัฒนาการคิดเชิงตรรกะและทฤษฎี จินตนาการ ความจำเมื่อแก้ไขปัญหาและรวบรวมความรู้ ฉันตั้งเป้าหมายทางการศึกษา: เพื่อสร้างทัศนคติที่ดีต่องานด้านการศึกษา แรงจูงใจเชิงบวกในการเรียนรู้ และทักษะในการสื่อสาร มีส่วนช่วยในการศึกษามนุษยชาติ ระเบียบวินัย และการรับรู้เกี่ยวกับสุนทรียภาพของโลก

ในระหว่างบทเรียนเราได้ทำตามขั้นตอนต่อไปนี้:

เวทีองค์กร

สร้างแรงบันดาลใจและการกำหนดเป้าหมายและวัตถุประสงค์สำหรับบทเรียน บน ในขั้นตอนนี้จากคลิปวิดีโอที่เราดู เราได้กำหนดเป้าหมายและวัตถุประสงค์ของบทเรียนและให้แรงจูงใจ โดยใช้: วิธีการทางวาจาในรูปแบบของการสนทนา วิธีการมองเห็นในรูปแบบการชมคลิปวิดีโอ

การเรียนรู้เนื้อหาใหม่

ในขั้นตอนนี้ ฉันจัดเตรียมการเชื่อมโยงเชิงตรรกะเมื่ออธิบายเนื้อหาใหม่: ความสม่ำเสมอ ความสามารถในการเข้าถึง และความเข้าใจ วิธีการหลักของบทเรียนคือ: วาจา (การสนทนา), ภาพ (สาธิต, การสร้างแบบจำลองคอมพิวเตอร์- รูปแบบงาน: บุคคล.

การรวมวัสดุใหม่

เมื่อรวบรวมความรู้ของนักเรียน ฉันใช้งานแบบโต้ตอบจากคู่มือมัลติมีเดียในส่วน "คลื่นกล" เพื่อแก้ปัญหาที่กระดานพร้อมคำอธิบาย วิธีการหลักของบทเรียนคือ: การปฏิบัติ (การแก้ปัญหา), วาจา (การอภิปรายในประเด็น)

สรุป..

ในขั้นตอนนี้ฉันใช้วิธีพูดในรูปแบบการสนทนาพวกเขาตอบคำถามที่วางไว้

การสะท้อนกลับถูกดำเนินการ เราพบว่าบรรลุเป้าหมายที่ตั้งไว้ตอนต้นบทเรียนหรือไม่ อะไรที่ยากสำหรับพวกเขา บทเรียนนี้- นักเรียนสองคนได้รับคะแนนสำหรับปัญหา และนักเรียนหลายคนได้รับคะแนนสำหรับคำตอบ

ข้อมูลเกี่ยวกับการบ้าน

ในขั้นตอนนี้ให้นักเรียนเขียนลงไป การบ้านในรูปแบบการตอบคำถามตามแผนและปัญหาสองสามข้อบนกระดาษ และอาจสร้างปริศนาอักษรไขว้ขึ้นมาก็ได้

ฉันเชื่อว่าบรรลุเป้าหมายการสอนทั้งสามประการของบทเรียนแล้ว

ลักษณะทางกายภาพของคลื่นกล
ยืดหยุ่น
บนพื้นผิว
ของเหลว
แม่เหล็กไฟฟ้า
แสงสว่าง
เอ็กซ์เรย์
เสียง
คลื่นวิทยุ
แผ่นดินไหว

คลื่นกลคือการสั่นสะเทือนของอนุภาคของสสารที่แพร่กระจายในอวกาศ

จุดในตัวกลางที่คลื่นสั่นในเฟสเดียวกันแพร่กระจายเรียกว่าพื้นผิวคลื่น

คลื่นกลจะเกิดขึ้นได้ จำเป็นต้องมีเงื่อนไข 2 ประการ:

ความพร้อมใช้งานของสภาพแวดล้อม
การปรากฏตัวของแหล่งที่มาของการสั่น

เมื่อเปรียบเทียบทิศทางการแพร่กระจายของคลื่นกับทิศทางการแกว่งของจุดในตัวกลาง เราสามารถแยกแยะคลื่นตามยาวและคลื่นตามขวางได้

คลื่นที่ทิศทางการแกว่งของจุดของตัวกลางที่ตื่นเต้นขนานกับทิศทางการแพร่กระจายของคลื่นเรียกว่าคลื่นตามยาว

คลื่นที่ทิศทางการแกว่งของจุดของตัวกลางที่ตื่นเต้นตั้งฉากกับทิศทางการแพร่กระจายของคลื่นเรียกว่าตามขวาง

คลื่นไปในทิศทางไหน
การแกว่งของจุด สภาพแวดล้อมที่ตื่นเต้น
ตั้งฉากกับทิศทาง
เรียกว่าการแพร่กระจายคลื่น
ขวาง

คลื่นบนพื้นผิวของของเหลวไม่เป็นทั้งแนวยาวหรือแนวขวาง ดังนั้นคลื่นบนพื้นผิวของของเหลวจึงเป็น

คลื่นบน
พื้นผิว
ไม่มีของเหลว
ก็ไม่เหมือนกัน
ตามยาวหรือ
ขวาง ดังนั้น
จึงเกิดคลื่นขึ้น
พื้นผิว
ของเหลว
แสดงถึง
การซ้อนทับ
ยาวและ
ขวาง
การเคลื่อนไหวของโมเลกุล

คลื่นวงกลมบนพื้นผิวของของเหลว

การสังเกตคลื่นบนพื้นผิวของของเหลว
ช่วยให้คุณสามารถศึกษาและเห็นภาพได้มากมาย
ปรากฏการณ์คลื่นที่พบบ่อย ประเภทต่างๆคลื่น:
การรบกวน การเลี้ยวเบน การสะท้อนคลื่น ฯลฯ

คุณสมบัติของคลื่นกล

คลื่นทั้งหมดไปถึงอินเทอร์เฟซ
การสะท้อนประสบการณ์สื่อทั้งสอง

หากคลื่นเคลื่อนผ่านจากตัวกลางหนึ่งไปยังอีกตัวกลางหนึ่ง และตกลงบนส่วนต่อประสานระหว่างตัวกลางสองตัวในมุมหนึ่งที่แตกต่างจากศูนย์ คลื่นนั้นจะประสบกับ

หากคลื่นผ่านจากตัวกลางหนึ่งไปยัง
อีกอันหนึ่งตกอยู่บนส่วนต่อประสานระหว่างสื่อทั้งสอง
ในมุมหนึ่งที่แตกต่างจากศูนย์
จากนั้นเธอก็ประสบกับการหักเหของแสง

คลื่นสามารถโค้งงอไปรอบๆ สิ่งกีดขวางที่มีขนาดสมส่วนกับความยาวของคลื่น ปรากฏการณ์คลื่นที่โค้งงอรอบๆ สิ่งกีดขวาง เรียกว่า การเลี้ยวเบน

แหล่งกำเนิดคลื่นที่สั่นด้วยความถี่เดียวกันและความแตกต่างของเฟสคงที่เรียกว่าสอดคล้องกัน เหมือนกับคลื่นใดๆ ที่เกิดจาก

แหล่งกำเนิดคลื่นที่แกว่งไปมาเช่นเดียวกัน
ความถี่และความแตกต่างของเฟสคงที่
เรียกว่าสอดคล้องกัน
เช่นเดียวกับคลื่นใดๆ ที่เกิดจากการเชื่อมโยงกัน
แหล่งที่มาอาจทับซ้อนกันและ
อันเป็นผลมาจากการซ้อนทับจึงถูกสังเกต
การรบกวนของคลื่น

เสียงเป็นคลื่นยืดหยุ่นที่แพร่กระจายในก๊าซ ของเหลว และของแข็ง และรับรู้ได้ด้วยหูของมนุษย์และสัตว์ คลื่นกล

เสียงเป็น คลื่นยืดหยุ่น,
แพร่กระจายไปในก๊าซ ของเหลว
ของแข็งและรับรู้ได้ทางหู
มนุษย์และสัตว์
คลื่นกลที่ทำให้เกิด
ความรู้สึกของเสียงเรียกว่าเสียง
คลื่น

คลื่นเสียง
แทน
คลื่นตามยาวใน
ซึ่งเกิดขึ้น
การสลับการควบแน่นและ
การปลดปล่อย

หากต้องการได้ยินเสียงที่คุณต้องการ:

แหล่งกำเนิดเสียง
สื่อยืดหยุ่นระหว่างมันกับหู
ช่วงความถี่การสั่นสะเทือนที่แน่นอน
แหล่งกำเนิดเสียง - ระหว่าง 16 Hz ถึง 20,000 Hz;
เพียงพอต่อการรับรู้ทางหู
พลังของคลื่นเสียง

คลื่นกลที่เกิดขึ้นในตัวกลางยืดหยุ่น ซึ่งอนุภาคของตัวกลางสั่นที่ความถี่ต่ำกว่าในช่วงเสียง

คลื่นกลเกิดขึ้น
ในสื่อยืดหยุ่นซึ่ง
อนุภาคของตัวกลางสั่นสะเทือนด้วย
ความถี่ที่ต่ำกว่าความถี่
เรียกว่าช่วงเสียง
คลื่นอินฟาเรด

คลื่นกลที่เกิดขึ้นในตัวกลางยืดหยุ่น ซึ่งอนุภาคของตัวกลางสั่นที่ความถี่สูงกว่าในช่วงเสียง

คลื่นกล
เกิดขึ้นมา
สื่อยืดหยุ่นใน
อนุภาคไหน
สภาพแวดล้อมผันผวนไปด้วย
ความถี่สูง,
มากกว่าความถี่เสียง
เรียกว่าช่วง
อัลตราโซนิก
คลื่น

>> ปรากฏการณ์คลื่น

§ 42 ปรากฏการณ์คลื่น

เราแต่ละคนสังเกตว่าคลื่นกระจายเป็นวงกลมจากก้อนหินที่ถูกโยนลงบนพื้นผิวอันเงียบสงบของสระน้ำหรือทะเลสาบ (รูปที่ 6.1) หลายคนเฝ้าดูคลื่นทะเลซัดเข้าฝั่ง ทุกคนได้อ่านเรื่องราวเกี่ยวกับ การเดินทางทางทะเลเกี่ยวกับพลังอันยิ่งใหญ่ คลื่นทะเล,โยกเรือขนาดใหญ่ได้อย่างง่ายดาย อย่างไรก็ตาม เมื่อสังเกตปรากฏการณ์เหล่านี้ ไม่ใช่ทุกคนที่รู้ว่าเสียงน้ำที่กระเซ็นมาถึงหูของเราด้วยคลื่นในอากาศที่เราหายใจ แสงที่เรามองเห็นสภาพแวดล้อมด้วยสายตาก็เป็นการเคลื่อนไหวของคลื่นเช่นกัน

กระบวนการของคลื่นนั้นแพร่หลายอย่างมากในธรรมชาติ หลากหลาย เหตุผลทางกายภาพทำให้เกิดการเคลื่อนที่ของคลื่น แต่เช่นเดียวกับการแกว่ง คลื่นทุกประเภทได้รับการอธิบายในเชิงปริมาณตามกฎที่เหมือนกันหรือเกือบจะเหมือนกัน ปัญหาที่เข้าใจยากหลายๆ ปัญหาจะชัดเจนมากขึ้นเมื่อเปรียบเทียบปรากฏการณ์คลื่นต่างๆ

อะไรที่เรียกว่าคลื่น? ทำไมคลื่นจึงเกิดขึ้น?อนุภาคส่วนบุคคลของวัตถุใดๆ ไม่ว่าจะเป็นของแข็ง ของเหลว หรือก๊าซ จะมีปฏิกิริยาระหว่างกัน ดังนั้นหากอนุภาคใด ๆ ของร่างกายเริ่มมีการเคลื่อนไหวแบบสั่นอันเป็นผลมาจากปฏิสัมพันธ์ระหว่างอนุภาคการเคลื่อนไหวนี้จะเริ่มแพร่กระจายไปทุกทิศทางด้วยความเร็วที่แน่นอน

คลื่นคือการแกว่งที่แพร่กระจายผ่านอวกาศเมื่อเวลาผ่านไป

ในอากาศ ของแข็ง และของเหลวภายใน คลื่นกลเกิดขึ้นเนื่องจากการกระทำของแรงยืดหยุ่น แรงเหล่านี้สื่อสารกันระหว่างส่วนต่างๆ ของร่างกาย การก่อตัวของคลื่นบนผิวน้ำเกิดจากแรงโน้มถ่วงและแรงตึงผิว

ลักษณะสำคัญของการเคลื่อนที่ของคลื่นสามารถเห็นได้ชัดเจนที่สุดหากเราพิจารณาคลื่นบนผิวน้ำ สิ่งเหล่านี้อาจเป็นคลื่น ซึ่งเป็นเพลาโค้งมนที่วิ่งไปข้างหน้า ระยะห่างระหว่างเพลาหรือสันจะเท่ากัน อย่างไรก็ตาม หากมีวัตถุเบาบนผิวน้ำที่คลื่นวิ่งไป เช่น ใบไม้จากต้นไม้ คลื่นจะไม่พัดไปข้างหน้า แต่จะเริ่มแกว่งขึ้นลงเหลือเพียง เกือบจะในที่เดียว

เมื่อคลื่นถูกกระตุ้น กระบวนการแพร่กระจายของการสั่นสะเทือนจะเกิดขึ้น แต่ไม่ใช่การถ่ายโอนสสาร การสั่นสะเทือนของน้ำที่เกิดขึ้นในบางสถานที่ เช่น จากก้อนหินที่ถูกโยนออกไป จะถูกส่งไปยังพื้นที่ใกล้เคียงและค่อยๆ แพร่กระจายไปในทุกทิศทาง ซึ่งเกี่ยวข้องกับอนุภาคของตัวกลางในการเคลื่อนที่แบบสั่นมากขึ้นเรื่อยๆ การไหลของน้ำไม่เกิดขึ้นเฉพาะรูปแบบการเคลื่อนที่ของพื้นผิวเท่านั้น

ความเร็วคลื่น ลักษณะที่สำคัญที่สุดของคลื่นคือความเร็วของการแพร่กระจายคลื่น คลื่นไม่ว่าในลักษณะใดก็ตามจะไม่แพร่กระจายผ่านอวกาศทันที ความเร็วของพวกเขามีจำกัด ตัวอย่างเช่น คุณสามารถจินตนาการได้ว่านกนางนวลบินอยู่เหนือทะเล และในลักษณะที่มันจะจบลงเหนือยอดคลื่นเดียวกันเสมอ ความเร็วของคลื่นในกรณีนี้เท่ากับความเร็วของนกนางนวล คลื่นบนผิวน้ำสะดวกในการสังเกตเนื่องจากความเร็วของการแพร่กระจายค่อนข้างต่ำ

คลื่นตามขวางและตามยาวนอกจากนี้ยังสังเกตคลื่นที่แพร่กระจายไปตามสายยางได้ง่ายอีกด้วย หากปลายด้านหนึ่งของสายยึดแน่นดีแล้วใช้มือดึงสายเล็กน้อย ให้สอดปลายอีกด้านเข้าไป การเคลื่อนไหวแบบสั่นจากนั้นคลื่นจะวิ่งไปตามสาย (รูปที่ 6.2)

ยิ่งดึงสายไฟเร็วเท่าไร คลื่นก็จะยิ่งเร็วขึ้นเท่านั้น คลื่นจะไปถึงจุดที่ผูกเชือกไว้ สะท้อนแล้ววิ่งกลับ ในการทดลองนี้ เมื่อคลื่นแพร่กระจาย รูปร่างของสายไฟก็จะเกิดขึ้น แต่ละส่วนของเชือกจะแกว่งไปมาตามตำแหน่งสมดุลคงที่

ให้เราใส่ใจกับความจริงที่ว่าเมื่อคลื่นแพร่กระจายไปตามสาย การสั่นจะเกิดขึ้นในทิศทางตั้งฉากกับทิศทางของการแพร่กระจายคลื่น คลื่นดังกล่าวเรียกว่าคลื่นตามขวาง (รูปที่ 6.3) ในคลื่นตามขวาง การกระจัดของแต่ละส่วนของตัวกลางจะเกิดขึ้นในทิศทางตั้งฉากกับทิศทางการแพร่กระจายของคลื่น ในกรณีนี้ การเสียรูปแบบยืดหยุ่นเกิดขึ้น เรียกว่าการเสียรูปแบบเฉือน แต่ละชั้นของสสารมีการเคลื่อนตัวสัมพันธ์กัน ในระหว่างการเสียรูปแบบเฉือน แรงยืดหยุ่นจะเกิดขึ้นในร่างกายที่มั่นคง และมีแนวโน้มที่จะทำให้ร่างกายกลับสู่สภาพเดิม มันเป็นแรงยืดหยุ่นที่ทำให้เกิดการสั่นสะเทือนของอนุภาคของตัวกลาง 1

การเลื่อนของชั้นที่สัมพันธ์กันในก๊าซและของเหลวไม่ได้ทำให้เกิดแรงยืดหยุ่น ดังนั้นคลื่นตามขวางจึงไม่สามารถมีอยู่ในก๊าซและของเหลวได้ คลื่นตามขวางเกิดขึ้นในของแข็ง

แต่การแกว่งของอนุภาคตัวกลางก็สามารถเกิดขึ้นตามทิศทางการแพร่กระจายของคลื่นได้เช่นกัน (รูปที่ 6.4) คลื่นดังกล่าวเรียกว่าคลื่นตามยาว สะดวกในการสังเกตคลื่นตามยาวบนสปริงนุ่มยาวที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่ ด้วยการกดปลายด้านหนึ่งของสปริงด้วยฝ่ามือ (รูปที่ 6.5, a) คุณจะสังเกตได้ว่าการบีบอัด ( แรงกระตุ้นยืดหยุ่น) วิ่งไปตามสปริง ด้วยการใช้การตีติดต่อกันหลายครั้ง เป็นไปได้ที่จะกระตุ้นคลื่นในสปริง ซึ่งแสดงถึงการบีบอัดและการขยายสปริงอย่างต่อเนื่อง โดยวิ่งต่อเนื่องกัน (รูปที่ 6.5, b)

ดังนั้นในคลื่นตามยาวจะเกิดการเสียรูปจากแรงอัด แรงยืดหยุ่นที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนรูปนี้เกิดขึ้นทั้งในของแข็งและของเหลวและก๊าซ

1 เมื่อเราพูดถึงการสั่นสะเทือนของอนุภาคของตัวกลาง เราหมายถึงการสั่นสะเทือนของตัวกลางที่มีปริมาตรน้อย ไม่ใช่การสั่นสะเทือนของโมเลกุล

แรงเหล่านี้ทำให้เกิดการสั่นสะเทือนในแต่ละส่วนของตัวกลาง ดังนั้นคลื่นตามยาวจึงสามารถแพร่กระจายได้ในตัวกลางยืดหยุ่นทุกชนิด ในของแข็ง ความเร็วของคลื่นตามยาวจะมากกว่าความเร็วของคลื่นตามขวาง

สิ่งนี้จะถูกนำมาพิจารณาเมื่อกำหนดระยะห่างจากแหล่งกำเนิดแผ่นดินไหวไปยังสถานีแผ่นดินไหว ขั้นแรกให้ลงทะเบียนที่สถานี คลื่นตามยาวเนื่องจากความเร็วของมันในเปลือกโลกมากกว่าแนวขวาง หลังจากนั้นครู่หนึ่ง คลื่นตามขวางจะถูกบันทึก ตื่นเต้นระหว่างเกิดแผ่นดินไหวพร้อมกับคลื่นตามยาว การทราบความเร็วของคลื่นตามยาวและตามขวางในเปลือกโลก และเวลาหน่วง คลื่นเฉือนคุณสามารถกำหนดระยะทางถึงแหล่งกำเนิดแผ่นดินไหวได้

พลังงานคลื่นเมื่อคลื่นกลแพร่กระจาย การเคลื่อนที่จะถูกส่งจากอนุภาคหนึ่งของตัวกลางไปยังอีกอนุภาคหนึ่ง ที่เกี่ยวข้องกับการถ่ายโอนการเคลื่อนไหวคือการถ่ายโอนพลังงาน คุณสมบัติหลักของคลื่นทั้งหมด ไม่ว่าจะมีลักษณะใดก็ตาม คือสามารถถ่ายโอนพลังงานโดยไม่ต้องถ่ายโอนสสารในร่างกาย พลังงานมาจากแหล่งกำเนิดที่กระตุ้นการสั่นสะเทือนที่จุดเริ่มต้นของเชือก เชือก ฯลฯ และกระจายไปตามคลื่น ผ่านแต่อย่างใด ภาพตัดขวางเช่นสายไฟ พลังงานจะถูกถ่ายโอน พลังงานนี้ประกอบด้วย พลังงานจลน์การเคลื่อนที่ของอนุภาคในสิ่งแวดล้อมและ พลังงานศักย์การเสียรูปแบบยืดหยุ่น การลดลงอย่างค่อยเป็นค่อยไปในแอมพลิจูดของการสั่นของอนุภาคระหว่างการแพร่กระจายคลื่นสัมพันธ์กับการเปลี่ยนแปลงของส่วนต่างๆ พลังงานกลสู่ด้านใน

คลื่นคือการแกว่งที่แพร่กระจายผ่านอวกาศเมื่อเวลาผ่านไป ความเร็วของคลื่นมีจำกัด คลื่นถ่ายโอนพลังงาน แต่ไม่ถ่ายโอนสสารของตัวกลาง

1. คลื่นใดเรียกว่าตามขวางและคลื่นตามยาว!
2. คลื่นตามขวางสามารถแพร่กระจายในน้ำได้หรือไม่?

Myakishev G. Ya. ฟิสิกส์ เกรด 11: ทางการศึกษา เพื่อการศึกษาทั่วไป สถาบัน: พื้นฐานและโปรไฟล์ ระดับ / G. Ya. Myakishev, B. V. Bukhovtsev, V. M. Charugin; แก้ไขโดย V. I. Nikolaeva, N. A. Parfentieva - ฉบับที่ 17 แก้ไขใหม่ และเพิ่มเติม - อ.: การศึกษา, 2551. - 399 หน้า: ป่วย.

การวางแผนฟิสิกส์ ดาวน์โหลดสื่อฟิสิกส์เกรด 11 หนังสือเรียนออนไลน์

เนื้อหาบทเรียน บันทึกบทเรียนสนับสนุนวิธีการเร่งความเร็วการนำเสนอบทเรียนแบบเฟรมเทคโนโลยีเชิงโต้ตอบ ฝึกฝน งานและแบบฝึกหัด การประชุมเชิงปฏิบัติการ การทดสอบตัวเอง การฝึกอบรม กรณี ภารกิจ การอภิปราย การบ้าน คำถาม คำถามเชิงวาทศิลป์จากนักเรียน ภาพประกอบ เสียง คลิปวิดีโอ และมัลติมีเดียภาพถ่าย รูปภาพ กราฟิก ตาราง แผนภาพ อารมณ์ขัน เกร็ดเล็กเกร็ดน้อย เรื่องตลก การ์ตูน อุปมา คำพูด ปริศนาอักษรไขว้ คำพูด ส่วนเสริม บทคัดย่อบทความ เคล็ดลับสำหรับเปล ตำราเรียนขั้นพื้นฐาน และพจนานุกรมคำศัพท์เพิ่มเติมอื่นๆ การปรับปรุงตำราเรียนและบทเรียนแก้ไขข้อผิดพลาดในตำราเรียนการอัปเดตส่วนในตำราเรียน องค์ประกอบของนวัตกรรมในบทเรียน การแทนที่ความรู้ที่ล้าสมัยด้วยความรู้ใหม่ สำหรับครูเท่านั้น บทเรียนที่สมบูรณ์แบบ แผนปฏิทินเป็นเวลาหนึ่งปี คำแนะนำด้านระเบียบวิธีโปรแกรมการอภิปราย บทเรียนบูรณาการ