ტალღის გავრცელების სიხშირის ფორმულა. ტალღის სიგრძე

1. მექანიკური ტალღები, ტალღის სიხშირე. გრძივი და განივი ტალღები.

2. ტალღის ფრონტი. სიჩქარე და ტალღის სიგრძე.

3. სიბრტყე ტალღის განტოლება.

4. ტალღის ენერგეტიკული მახასიათებლები.

5. ზოგიერთი სპეციალური ტიპის ტალღები.

6. დოპლერის ეფექტი და მისი გამოყენება მედიცინაში.

7. ანიზოტროპია ზედაპირული ტალღების გავრცელებისას. დარტყმითი ტალღების მოქმედება ბიოლოგიურ ქსოვილებზე.

8. ძირითადი ცნებები და ფორმულები.

9. ამოცანები.

2.1. მექანიკური ტალღები, ტალღის სიხშირე. გრძივი და განივი ტალღები

თუ ელასტიური საშუალების ნებისმიერ ადგილას (მყარი, თხევადი ან აირისებრი) მისი ნაწილაკების რხევები აღგზნებულია, მაშინ ნაწილაკებს შორის ურთიერთქმედების გამო, ეს რხევა დაიწყებს გარემოში გავრცელებას ნაწილაკიდან ნაწილაკზე გარკვეული სიჩქარით. ვ.

მაგალითად, თუ რხევადი სხეული მოთავსებულია თხევად ან აირისებრ გარემოში, მაშინ სხეულის რხევითი მოძრაობა გადაეცემა მის მიმდებარე გარემოს ნაწილაკებს. ისინი, თავის მხრივ, მეზობელ ნაწილაკებს რხევიან მოძრაობაში რთავენ და ა.შ. ამ შემთხვევაში, საშუალების ყველა წერტილი რხევა იმავე სიხშირით, სხეულის ვიბრაციის სიხშირის ტოლი. ამ სიხშირეს ე.წ ტალღის სიხშირე.

ტალღაარის მექანიკური ვიბრაციების გავრცელების პროცესი ელასტიურ გარემოში.

ტალღის სიხშირეეწოდება გარემოს წერტილების რხევების სიხშირეს, რომლებშიც ტალღა ვრცელდება.

ტალღა ასოცირდება ვიბრაციის ენერგიის გადაცემასთან ვიბრაციის წყაროდან გარემოს პერიფერიულ ნაწილებზე. ამავე დროს, გარემოში არსებობს

პერიოდული დეფორმაციები, რომლებიც გადატანილია ტალღის მიერ საშუალო ერთი წერტილიდან მეორეში. თავად გარემოს ნაწილაკები არ მოძრაობენ ტალღასთან ერთად, არამედ ირხევიან თავიანთი წონასწორობის პოზიციების გარშემო. ამიტომ ტალღის გავრცელებას არ ახლავს მატერიის გადატანა.

სიხშირის მიხედვით, მექანიკური ტალღები იყოფა სხვადასხვა დიაპაზონში, რომლებიც მითითებულია ცხრილში. 2.1.

ცხრილი 2.1.მექანიკური ტალღების მასშტაბი

ტალღის გავრცელების მიმართულების მიმართ ნაწილაკების რხევების მიმართულებიდან გამომდინარე, განასხვავებენ გრძივი და განივი ტალღები.

გრძივი ტალღები- ტალღები, რომელთა გავრცელების დროს საშუალო ნაწილაკები ირხევა იმავე სწორი ხაზის გასწვრივ, რომლის გასწვრივაც ვრცელდება ტალღა. ამ შემთხვევაში, შეკუმშვისა და იშვიათობის არეები ერთმანეთს ენაცვლება.

შეიძლება მოხდეს გრძივი მექანიკური ტალღები სულმედია (მყარი, თხევადი და აირისებრი).

განივი ტალღები- ტალღები, რომელთა გავრცელებისას ნაწილაკები ტალღის გავრცელების მიმართულების პერპენდიკულურად ირხევა. ამ შემთხვევაში, პერიოდული ათვლის დეფორმაციები ხდება საშუალო.

სითხეებსა და აირებში დრეკადობის ძალები წარმოიქმნება მხოლოდ შეკუმშვის დროს და არ წარმოიქმნება ათვლის დროს, ამიტომ განივი ტალღები არ წარმოიქმნება ამ გარემოში. გამონაკლისი არის ტალღები სითხის ზედაპირზე.

2.2. ტალღის ფრონტი. სიჩქარე და ტალღის სიგრძე

ბუნებაში არ არსებობს პროცესები, რომლებიც გავრცელდება უსასრულოდ მაღალი სიჩქარით, ამიტომ გარემოს ერთ წერტილში გარე ზემოქმედებით შექმნილი არეულობა სხვა წერტილს მიაღწევს არა მყისიერად, არამედ გარკვეული დროის შემდეგ. ამ შემთხვევაში გარემო იყოფა ორ რეგიონად: რეგიონად, რომლის წერტილები უკვე ჩართულია რხევის მოძრაობაში და რეგიონად, რომლის წერტილები ჯერ კიდევ წონასწორობაშია. ამ რეგიონების გამყოფ ზედაპირს ე.წ ტალღის ფრონტი.

ტალღის ფრონტი -წერტილების ლოკუსი, რომლებზეც რხევამ (საშუალების აშლილობა) მიაღწია მოცემულ მომენტს.

როდესაც ტალღა ვრცელდება, მისი ფრონტი მოძრაობს გარკვეული სიჩქარით, რასაც ტალღის სიჩქარე ეწოდება.

ტალღის სიჩქარე (v) არის მისი ფრონტის მოძრაობის სიჩქარე.

ტალღის სიჩქარე დამოკიდებულია საშუალების თვისებებზე და ტალღის ტიპზე: განივი და გრძივი ტალღები მყარ მდგომარეობაში ვრცელდება სხვადასხვა სიჩქარით.

ყველა ტიპის ტალღების გავრცელების სიჩქარე განისაზღვრება სუსტი ტალღის შესუსტების პირობებში შემდეგი გამოსახულებით:

სადაც G არის ელასტიურობის ეფექტური მოდული, ρ არის გარემოს სიმკვრივე.

ტალღის სიჩქარე გარემოში არ უნდა აგვერიოს ტალღის პროცესში ჩართული საშუალების ნაწილაკების სიჩქარესთან. მაგალითად, როდესაც ბგერითი ტალღა ვრცელდება ჰაერში, მისი მოლეკულების ვიბრაციის საშუალო სიჩქარე არის დაახლოებით 10 სმ/წმ, ხოლო ბგერის ტალღის სიჩქარე ნორმალურ პირობებში დაახლოებით 330 მ/წმ.

ტალღის ფრონტის ფორმა განსაზღვრავს ტალღის გეომეტრიულ ტიპს. ამის საფუძველზე ტალღების უმარტივესი ტიპებია ბინადა სფერული.

ბინატალღას ეწოდება ტალღა, რომლის ფრონტი არის სიბრტყე, რომელიც პერპენდიკულარულია გავრცელების მიმართულებით.

თვითმფრინავის ტალღები წარმოიქმნება, მაგალითად, დახურულ დგუშის ცილინდრში გაზით, როდესაც დგუში რხევა.

თვითმფრინავის ტალღის ამპლიტუდა პრაქტიკულად უცვლელი რჩება. მისი უმნიშვნელო კლება ტალღის წყაროდან დაშორებით დაკავშირებულია თხევადი ან აირისებრი გარემოს სიბლანტესთან.

სფერულიეწოდება ტალღა, რომლის წინა მხარეს აქვს სფეროს ფორმა.

ასეთი, მაგალითად, არის ტალღა, რომელიც გამოწვეულია თხევად ან აირისებრ გარემოში პულსირებული სფერული წყაროს მიერ.

სფერული ტალღის ამპლიტუდა მცირდება წყაროდან დაშორებით მანძილის კვადრატის უკუპროპორციულად.

ტალღის მრავალი ფენომენის აღსაწერად, როგორიცაა ჩარევა და დიფრაქცია, გამოიყენეთ სპეციალური მახასიათებელი, რომელსაც ეწოდება ტალღის სიგრძე.

ტალღის სიგრძე ეწოდება მანძილი, რომელზეც მისი ფრონტი მოძრაობს საშუალო ნაწილაკების რხევის პერიოდის ტოლ დროს:

Აქ ვ- ტალღის სიჩქარე, T - რხევის პერიოდი, ν - საშუალო წერტილების რხევების სიხშირე, ω - ციკლური სიხშირე.

ვინაიდან ტალღის გავრცელების სიჩქარე დამოკიდებულია საშუალების თვისებებზე, ტალღის სიგრძეზე λ ერთი მედიიდან მეორეზე გადასვლისას ის იცვლება, ხოლო სიხშირე ν იგივე რჩება.

ტალღის სიგრძის ამ განმარტებას აქვს მნიშვნელოვანი გეომეტრიული ინტერპრეტაცია. განვიხილოთ ნახ. 2.1a, რომელიც გვიჩვენებს საშუალო წერტილების გადაადგილებებს დროის გარკვეულ მომენტში. ტალღის ფრონტის პოზიცია აღინიშნება A და B წერტილებით.

რხევის ერთი პერიოდის ტოლი დროის შემდეგ, ტალღის ფრონტი გადავა. მისი პოზიციები ნაჩვენებია ნახ. 2.1, b წერტილები A 1 და B 1. ნახატიდან ჩანს, რომ ტალღის სიგრძე λ უდრის მანძილს ერთსა და იმავე ფაზაში რხევას მომიჯნავე წერტილებს შორის, მაგალითად, დაძაბვის ორ მიმდებარე მაქსიმუმს ან მინიმუმს შორის.

ბრინჯი. 2.1.ტალღის სიგრძის გეომეტრიული ინტერპრეტაცია

2.3. სიბრტყის ტალღის განტოლება

ტალღა წარმოიქმნება საშუალოზე პერიოდული გარეგანი ზემოქმედების შედეგად. განვიხილოთ განაწილება ბინაწყაროს ჰარმონიული რხევებით შექმნილი ტალღა:

სადაც x და - წყაროს გადაადგილება, A - რხევების ამპლიტუდა, ω - რხევების წრიული სიხშირე.

თუ საშუალო რაღაც წერტილი ამოღებულია წყაროდან s მანძილზე და ტალღის სიჩქარე უდრის v,მაშინ წყაროს მიერ შექმნილი აურზაური მიაღწევს დროის ამ წერტილს τ = s/v. მაშასადამე, რხევების ფაზა განხილულ წერტილში t მომენტში იგივე იქნება, რაც წყაროს რხევების ფაზა იმ დროს. (t - s/v),ხოლო რხევების ამპლიტუდა პრაქტიკულად უცვლელი დარჩება. შედეგად, ამ წერტილის რყევები განისაზღვრება განტოლებით

აქ ჩვენ გამოვიყენეთ წრიული სიხშირის ფორმულები (ω = 2π/T) და ტალღის სიგრძე (λ = ვ T).

ამ გამოთქმის ორიგინალურ ფორმულაში ჩანაცვლებით, მივიღებთ

განტოლება (2.2), რომელიც განსაზღვრავს გარემოს ნებისმიერი წერტილის გადაადგილებას ნებისმიერ დროს, ე.წ. სიბრტყის ტალღის განტოლება.არგუმენტი კოსინუსზე არის სიდიდე φ = ωt - 2 π ს /λ - დაუძახა ტალღის ფაზა.

2.4. ტალღის ენერგეტიკული მახასიათებლები

გარემოს, რომელშიც ტალღა ვრცელდება, აქვს მექანიკური ენერგია, რომელიც შედგება მისი ყველა ნაწილაკების რხევითი მოძრაობის ენერგიებისგან. m 0 მასის მქონე ერთი ნაწილაკის ენერგია ნაპოვნია ფორმულით (1.21): E 0 = m 0 Α 2 ვტ 2/2. საშუალო მოცულობის ერთეული შეიცავს n = გვ/მ 0 ნაწილაკები (ρ არის საშუალო სიმკვრივე). ამრიგად, საშუალო მოცულობის ერთეულს აქვს ენერგია w р = nЕ 0 = ρ Α 2 ვტ 2 /2.

ნაყარი ენერგიის სიმკვრივე(\¥ p) - მისი მოცულობის ერთეულში შემავალი გარემოს ნაწილაკების რხევითი მოძრაობის ენერგია:

სადაც ρ არის საშუალო სიმკვრივე, A არის ნაწილაკების რხევების ამპლიტუდა, ω არის ტალღის სიხშირე.

ტალღის გავრცელებისას წყაროს მიერ მიღებული ენერგია გადადის შორეულ რეგიონებში.

ენერგიის გადაცემის რაოდენობრივი აღწერისთვის მოცემულია შემდეგი რაოდენობები.

ენერგიის ნაკადი(Ф) - მნიშვნელობა, რომელიც ტოლია ტალღის მიერ მოცემულ ზედაპირზე გადატანილი ენერგიის ერთეულ დროს:

ტალღის ინტენსივობაან ენერგიის ნაკადის სიმკვრივე (I) - მნიშვნელობა, რომელიც ტოლია ტალღის მიერ გადატანილი ენერგიის ნაკადის ტალღის გავრცელების მიმართულების პერპენდიკულარულ ერთ უბანზე:

შეიძლება აჩვენოს, რომ ტალღის ინტენსივობა ტოლია მისი გავრცელების სიჩქარისა და მოცულობითი ენერგიის სიმკვრივის ნამრავლის

2.5. რამდენიმე განსაკუთრებული ჯიში

ტალღები

1. დარტყმის ტალღები.ხმის ტალღების გავრცელებისას ნაწილაკების რხევის სიჩქარე არ აღემატება რამდენიმე სმ/წმ-ს, ე.ი. ის ასჯერ ნაკლებია ტალღის სიჩქარეზე. ძლიერი აშლილობის პირობებში (აფეთქება, სხეულების მოძრაობა ზებგერითი სიჩქარით, ძლიერი ელექტრული გამონადენი), გარემოს რხევადი ნაწილაკების სიჩქარე შეიძლება შედარდეს ხმის სიჩქარესთან. ეს ქმნის ეფექტს, რომელსაც ეწოდება დარტყმის ტალღა.

აფეთქების დროს მაღალ ტემპერატურაზე გაცხელებული მაღალი სიმკვრივის პროდუქტები ფართოვდება და შეკუმშავს გარემო ჰაერის თხელ ფენას.

დარტყმის ტალღა -თხელი გარდამავალი რეგიონი, რომელიც ვრცელდება ზებგერითი სიჩქარით, რომელშიც ხდება მატერიის წნევის, სიმკვრივისა და სიჩქარის მკვეთრი ზრდა.

დარტყმის ტალღას შეიძლება ჰქონდეს მნიშვნელოვანი ენერგია. დიახ, ზე ბირთვული აფეთქებადარტყმის ტალღის წარმოქმნამდე გარემოაფეთქების მთლიანი ენერგიის დაახლოებით 50% იხარჯება. დარტყმის ტალღა, რომელიც აღწევს ობიექტებს, შეუძლია გამოიწვიოს განადგურება.

2. ზედაპირული ტალღები.სხეულის ტალღებთან ერთად უწყვეტ მედიაში გაფართოებული საზღვრების თანდასწრებით, შეიძლება იყოს ტალღები ლოკალიზებული საზღვრებთან ახლოს, რომლებიც ასრულებენ ტალღების როლს. ასეთია, კერძოდ, ზედაპირული ტალღები სითხეში და ელასტიურ გარემოში, რომელიც აღმოაჩინა ინგლისელმა ფიზიკოსმა ვ. სტრეტმა (ლორდ რეილი) მე-19 საუკუნის 90-იან წლებში. იდეალურ შემთხვევაში, რეილის ტალღები ვრცელდება ნახევარსივრცის საზღვრის გასწვრივ და ექსპონენტურად იშლება განივი მიმართულებით. შედეგად, ზედაპირული ტალღები ლოკალიზებენ ზედაპირზე წარმოქმნილ აურზაურების ენერგიას შედარებით ვიწრო ზედაპირულ ფენაში.

ზედაპირული ტალღები -ტალღები, რომლებიც ვრცელდება სხეულის თავისუფალ ზედაპირზე ან სხეულის საზღვრის გასწვრივ სხვა მედიასთან და სწრაფად იშლება საზღვრიდან დაშორებით.

ასეთი ტალღების მაგალითია ტალღები დედამიწის ქერქში (სეისმური ტალღები). ზედაპირული ტალღების შეღწევის სიღრმე რამდენიმე ტალღის სიგრძეა. λ ტალღის სიგრძის ტოლ სიღრმეზე, ტალღის მოცულობითი ენერგიის სიმკვრივე არის ზედაპირზე მისი მოცულობითი სიმკვრივის დაახლოებით 0,05. გადაადგილების ამპლიტუდა სწრაფად მცირდება ზედაპირიდან დაშორებით და პრაქტიკულად ქრება რამდენიმე ტალღის სიგრძის სიღრმეზე.

3. აგზნების ტალღები აქტიურ მედიაში.

აქტიურად აგზნებადი ან აქტიური გარემო არის უწყვეტი გარემო, რომელიც შედგება დიდი რაოდენობით ელემენტებისაგან, რომელთაგან თითოეულს აქვს ენერგიის რეზერვი.

უფრო მეტიც, თითოეული ელემენტი შეიძლება იყოს სამიდან ერთ-ერთ მდგომარეობაში: 1 - აგზნება, 2 - ცეცხლგამძლეობა (აღგზნებადობის შემდეგ გარკვეული დროის განმავლობაში არ აგზნებადობა), 3 - დასვენება. ელემენტებს შეუძლიათ აღგზნებაში გადასვლა მხოლოდ დასვენების მდგომარეობიდან. აქტიურ მედიაში აგზნების ტალღებს ავტოტალღები ეწოდება. ავტოტალღები -ეს არის თვითშენარჩუნებული ტალღები აქტიურ გარემოში, რომლებიც ინარჩუნებენ მათ მახასიათებლებს მუდმივ გარემოში განაწილებული ენერგიის წყაროების გამო.

ავტოტალღის მახასიათებლები - პერიოდი, ტალღის სიგრძე, გავრცელების სიჩქარე, ამპლიტუდა და ფორმა - მდგრად მდგომარეობაში დამოკიდებულია მხოლოდ საშუალების ლოკალურ თვისებებზე და არ არის დამოკიდებული საწყის პირობებზე. მაგიდაზე. 2.2 გვიჩვენებს მსგავსებებსა და განსხვავებებს ავტოტალღებსა და ჩვეულებრივ მექანიკურ ტალღებს შორის.

ავტოტალღები შეიძლება შევადაროთ სტეპში ხანძრის გავრცელებას. ალი ვრცელდება განაწილებული ენერგიის მარაგით (მშრალი ბალახი) ფართობზე. ყოველი შემდგომი ელემენტი (ბალახის მშრალი პირი) აალდება წინადან. და ამრიგად, აგზნების ტალღის წინა ნაწილი (ალი) ვრცელდება აქტიურ გარემოში (მშრალი ბალახი). როდესაც ორი ხანძარი ხვდება, ალი ქრება, რადგან ენერგიის მარაგი ამოიწურება - მთელი ბალახი იწვება.

აქტიურ მედიაში ავტოტალღების გავრცელების პროცესების აღწერა გამოიყენება ნერვული და კუნთოვანი ბოჭკოების გასწვრივ მოქმედების პოტენციალის გავრცელების შესწავლისას.

ცხრილი 2.2.ავტოტალღების და ჩვეულებრივი მექანიკური ტალღების შედარება

2.6. დოპლერის ეფექტი და მისი გამოყენება მედიცინაში

კრისტიან დოპლერი (1803-1853) - ავსტრიელი ფიზიკოსი, მათემატიკოსი, ასტრონომი, მსოფლიოში პირველი ფიზიკური ინსტიტუტის დირექტორი.

დოპლერის ეფექტიშედგება დამკვირვებლის მიერ აღქმული რხევების სიხშირის შეცვლაში, რხევების წყაროსა და დამკვირვებლის ფარდობითი მოძრაობის გამო.

ეფექტი შეინიშნება აკუსტიკასა და ოპტიკაში.

ჩვენ ვიღებთ ფორმულას, რომელიც აღწერს დოპლერის ეფექტს იმ შემთხვევისთვის, როდესაც ტალღის წყარო და მიმღები საშუალოზე მოძრაობენ ერთი სწორი ხაზის გასწვრივ, შესაბამისად v I და v P სიჩქარით. წყაროასრულებს ჰარმონიულ რხევებს ν 0 სიხშირით მისი წონასწორობის პოზიციის მიმართ. ამ რხევებით შექმნილი ტალღა საშუალოში სიჩქარით ვრცელდება ვ.მოდით გავარკვიოთ, რხევების რა სიხშირე დააფიქსირებს ამ შემთხვევაში მიმღები.

წყაროს რხევების შედეგად შექმნილი დარღვევები გავრცელდება გარემოში და აღწევს მიმღებამდე. განვიხილოთ წყაროს ერთი სრული რხევა, რომელიც იწყება t 1 = 0 დროს

და მთავრდება t 2 = T 0 მომენტში (T 0 არის წყაროს რხევის პერიოდი). დროის ამ მომენტებში შექმნილი მედიუმის დარღვევები მიმღებამდე აღწევს შესაბამისად t"1 და t"2 მომენტებში. ამ შემთხვევაში, მიმღები იღებს რხევებს პერიოდითა და სიხშირით:

ვიპოვოთ t" 1 და t" 2 მომენტები იმ შემთხვევისთვის, როდესაც წყარო და მიმღები მოძრაობენ მიმართერთმანეთს და მათ შორის საწყისი მანძილი უდრის S. მომენტში t 2 \u003d T 0, ეს მანძილი გახდება S - (v I + v P) T 0, (ნახ. 2.2).

ბრინჯი. 2.2.წყაროსა და მიმღების ურთიერთ პოზიცია t 1 და t 2 მომენტებში

ეს ფორმულა მოქმედებს იმ შემთხვევისთვის, როდესაც სიჩქარე v და v p არის მიმართული მიმართერთმანეთი. ზოგადად გადაადგილებისას

წყარო და მიმღები ერთი სწორი ხაზის გასწვრივ, დოპლერის ეფექტის ფორმულა იღებს ფორმას

წყაროსთვის სიჩქარე v And აღებულია „+“ ნიშნით, თუ ის მოძრაობს მიმღების მიმართულებით, ხოლო სხვაგვარად „-“ ნიშნით. მიმღებისთვის - ანალოგიურად (ნახ. 2.3).

ბრინჯი. 2.3.ტალღების წყაროსა და მიმღების სიჩქარის ნიშნების არჩევანი

განვიხილოთ მედიცინაში დოპლერის ეფექტის გამოყენების ერთი კონკრეტული შემთხვევა. მოდით, ულტრაბგერითი გენერატორი გაერთიანდეს მიმღებთან გარკვეული ტექნიკური სისტემის სახით, რომელიც სტაციონარულია საშუალოსთან შედარებით. გენერატორი ასხივებს ულტრაბგერას, რომელსაც აქვს ν 0 სიხშირე, რომელიც ვრცელდება გარემოში v სიჩქარით. მიმართსისტემა v t სიჩქარით მოძრაობს ზოგიერთ სხეულს. პირველ რიგში, სისტემა ასრულებს როლს წყარო (v AND= 0), ხოლო სხეული არის მიმღების როლი (vTl= v T). შემდეგ ტალღა აირეკლება ობიექტიდან და ფიქსირდება ფიქსირებული მიმღები მოწყობილობით. ამ შემთხვევაში, v AND = v T,და v p \u003d 0.

ფორმულის (2.7) ორჯერ გამოყენებისას, ჩვენ ვიღებთ სისტემის მიერ დაფიქსირებული სიხშირის ფორმულას გამოსხივებული სიგნალის ასახვის შემდეგ:

ზე მიდგომამიმართეთ არეკლილი სიგნალის სენსორის სიხშირეს იზრდებადა ზე მოხსნა - მცირდება.

დოპლერის სიხშირის ცვლის გაზომვით, ფორმულიდან (2.8) შეგვიძლია ვიპოვოთ ამრეკლავი სხეულის სიჩქარე:

ნიშანი "+" შეესაბამება სხეულის მოძრაობას ემიტერისკენ.

დოპლერის ეფექტი გამოიყენება სისხლის ნაკადის სიჩქარის, გულის სარქველებისა და კედლების მოძრაობის სიჩქარის დასადგენად (დოპლერის ექოკარდიოგრაფია) და სხვა ორგანოები. სისხლის სიჩქარის გაზომვის შესაბამისი დაყენების დიაგრამა ნაჩვენებია ნახ. 2.4.

ბრინჯი. 2.4.სისხლის სიჩქარის გაზომვის ინსტალაციის სქემა: 1 - ულტრაბგერითი წყარო, 2 - ულტრაბგერითი მიმღები

მოწყობილობა შედგება ორი პიეზოკრისტალისგან, რომელთაგან ერთი გამოიყენება ულტრაბგერითი ვიბრაციების წარმოქმნისთვის (უკუ პიეზოელექტრული ეფექტი), ხოლო მეორე - სისხლით მიმოფანტული ულტრაბგერის მისაღებად (პირდაპირი პიეზოელექტრული ეფექტი).

მაგალითი. განსაზღვრეთ არტერიაში სისხლის ნაკადის სიჩქარე, თუ ულტრაბგერის საწინააღმდეგო ასახვაა (ν 0 = 100 kHz = 100,000 Hz, ვ \u003d 1500 მ/წმ) დოპლერის სიხშირის ცვლა ხდება ერითროციტებიდან ν დ = 40 ჰც.

გამოსავალი. ფორმულით (2.9) ვხვდებით:

v 0 = v D v /2v0 = 40x 1500/(2x 100000) = 0,3 მ/წმ.

2.7. ანიზოტროპია ზედაპირული ტალღების გავრცელებისას. დარტყმითი ტალღების მოქმედება ბიოლოგიურ ქსოვილებზე

1. ზედაპირული ტალღების გავრცელების ანიზოტროპია.კანის მექანიკური თვისებების შესწავლისას ზედაპირული ტალღების გამოყენებით 5-6 კჰც სიხშირეზე (არ აგვერიოს ულტრაბგერით) ვლინდება კანის აკუსტიკური ანიზოტროპია. ეს გამოიხატება იმით, რომ ზედაპირის ტალღის გავრცელების სიჩქარეები ერთმანეთის პერპენდიკულარული მიმართულებით - სხეულის ვერტიკალური (Y) და ჰორიზონტალური (X) ღერძების გასწვრივ - განსხვავდება.

აკუსტიკური ანიზოტროპიის სიმძიმის რაოდენობრივად გამოსაყენებლად გამოიყენება მექანიკური ანიზოტროპიის კოეფიციენტი, რომელიც გამოითვლება ფორმულით:

სად v y- სიჩქარე ვერტიკალური ღერძის გასწვრივ, v x- ჰორიზონტალური ღერძის გასწვრივ.

ანიზოტროპიის კოეფიციენტი მიიღება დადებითად (K+), თუ v y> v xზე v y < v xკოეფიციენტი მიღებულია უარყოფითი (K -). კანში ზედაპირული ტალღების სიჩქარის რიცხვითი მნიშვნელობები და ანიზოტროპიის ხარისხი არის ობიექტური კრიტერიუმები სხვადასხვა ეფექტის შესაფასებლად, მათ შორის კანზე.

2. დარტყმითი ტალღების მოქმედება ბიოლოგიურ ქსოვილებზე.ბიოლოგიურ ქსოვილებზე (ორგანოებზე) ზემოქმედების ხშირ შემთხვევაში აუცილებელია მიღებული დარტყმითი ტალღების გათვალისწინება.

ასე, მაგალითად, დარტყმითი ტალღა წარმოიქმნება, როდესაც ბლაგვი საგანი თავს ურტყამს. ამიტომ, დამცავი ჩაფხუტების დიზაინის შექმნისას, ყურადღება მიაქციეთ დარტყმის ტალღის დატენიანებას და თავის უკანა ნაწილის დაცვას შუბლის დარტყმის დროს. ამ მიზანს ემსახურება ჩაფხუტში არსებული შიდა ლენტი, რომელიც ერთი შეხედვით მხოლოდ ვენტილაციისთვისაა საჭირო.

დარტყმითი ტალღები წარმოიქმნება ქსოვილებში მაღალი ინტენსივობის ლაზერული გამოსხივების ზემოქმედებისას. ხშირად ამის შემდეგ კანში იწყება ციკატრიული (ან სხვა) ცვლილებები. ასეა, მაგალითად, კოსმეტიკურ პროცედურებში. ამიტომ, დარტყმითი ტალღების მავნე ზემოქმედების შესამცირებლად აუცილებელია ექსპოზიციის დოზის წინასწარ გამოთვლა, როგორც რადიაციის, ისე თავად კანის ფიზიკური თვისებების გათვალისწინებით.

ბრინჯი. 2.5.რადიალური დარტყმითი ტალღების გავრცელება

დარტყმითი ტალღები გამოიყენება რადიალური დარტყმითი ტალღის თერაპიაში. ნახ. 2.5 გვიჩვენებს რადიალური დარტყმის ტალღების გავრცელებას აპლიკატორიდან.

ასეთი ტალღები იქმნება მოწყობილობებში, რომლებიც აღჭურვილია სპეციალური კომპრესორით. რადიალური დარტყმის ტალღა წარმოიქმნება პნევმატურად. დგუში, რომელიც მდებარეობს მანიპულატორში, მოძრაობს მაღალი სიჩქარით შეკუმშული ჰაერის კონტროლირებადი პულსის გავლენის ქვეშ. როდესაც დგუში ეჯახება მანიპულატორში დამონტაჟებულ აპლიკატორს, მისი კინეტიკური ენერგია გარდაიქმნება სხეულის ზემოქმედების ქვეშ მყოფი უბნის მექანიკურ ენერგიად. ამ შემთხვევაში, აპლიკატორსა და კანს შორის მდებარე ჰაერის უფსკრული ტალღების გადაცემის დროს დანაკარგების შესამცირებლად და დარტყმითი ტალღების კარგი გამტარობის უზრუნველსაყოფად გამოიყენება საკონტაქტო გელი. ნორმალური მუშაობის რეჟიმი: სიხშირე 6-10 ჰც, სამუშაო წნევა 250 კპა, იმპულსების რაოდენობა სესიაზე - 2000-მდე.

1. გემზე ირთვება სირენა, რომელიც იძლევა სიგნალებს ნისლში და t=6,6 წმ-ის შემდეგ ისმის ექო. რამდენად შორს არის ამრეკლავი ზედაპირი? ხმის სიჩქარე ჰაერში ვ= 330 მ/წმ.

გამოსავალი

t დროში ბგერა გადის გზას 2S: 2S = vt →S = vt/2 = 1090 მ. პასუხი: S = 1090 მ.

2. Რა მინიმალური ზომაობიექტები, რომელთა პოზიციის დადგენა შესაძლებელია ღამურებითქვენი სენსორით, რომელსაც აქვს 100000 ჰც სიხშირე? რა არის ობიექტების მინიმალური ზომა, რომელთა აღმოჩენაც დელფინებს შეუძლიათ 100000 ჰც სიხშირის გამოყენებით?

გამოსავალი

ობიექტის მინიმალური ზომები ტოლია ტალღის სიგრძეზე:

λ1\u003d 330 მ / წ / 10 5 ჰც \u003d 3.3 მმ. ეს არის დაახლოებით იმ მწერების ზომა, რომლითაც ღამურები იკვებებიან;

λ2\u003d 1500 მ / წ / 10 5 ჰც \u003d 1,5 სმ. დელფინს შეუძლია პატარა თევზის აღმოჩენა.

პასუხი:λ1= 3,3 მმ; λ2= 1,5 სმ.

3. ჯერ ადამიანი ხედავს ელვას და 8 წამის შემდეგ ისმის ჭექა-ქუხილი. რა მანძილზე გაბრწყინდა მისგან ელვა?

გამოსავალი

S \u003d v ვარსკვლავი t \u003d 330 x 8 = 2640 მ. პასუხი: 2640 მ

4. ორ ხმის ტალღას აქვს იგივე მახასიათებლები, გარდა იმისა, რომ ერთს აქვს მეორეზე ორჯერ მეტი ტალღის სიგრძე. რომელი ატარებს ყველაზე მეტ ენერგიას? Რამდენჯერ?

გამოსავალი

ტალღის ინტენსივობა პირდაპირპროპორციულია სიხშირის კვადრატის (2.6) და უკუპროპორციულია ტალღის სიგრძის კვადრატისა. (ω = 2πv/λ ). პასუხი:ერთი უფრო მოკლე ტალღის სიგრძით; 4 ჯერ.

5. ხმის ტალღა, რომლის სიხშირეა 262 ჰც, ვრცელდება ჰაერში 345 მ/წმ სიჩქარით. ა) რა არის მისი ტალღის სიგრძე? ბ) რამდენი დრო სჭირდება სივრცის მოცემულ წერტილში ფაზას 90°-ით შეცვლას? გ) რა არის ფაზური სხვაობა (გრადულებში) ერთმანეთისგან 6,4 სმ დაშორებულ წერტილებს შორის?

გამოსავალი

ა) λ =v /ν = 345/262 = 1,32 მ;

V) Δφ = 360°s/λ= 360 x 0.064/1.32 = 17.5°. პასუხი:ა) λ = 1,32 მ; ბ) t = T/4; V) Δφ = 17,5°.

6. გამოთვალეთ ჰაერში ულტრაბგერის ზედა ზღვარი (სიხშირე), თუ ცნობილია მისი გავრცელების სიჩქარე. ვ= 330 მ/წმ. დავუშვათ, რომ ჰაერის მოლეკულებს აქვთ d = 10 -10 მ რიგის ზომა.

გამოსავალი

ჰაერში მექანიკური ტალღა გრძივია და ტალღის სიგრძე შეესაბამება მანძილს მოლეკულების ორ უახლოეს კონცენტრაციას (ან გამონადენს) შორის. ვინაიდან გროვებს შორის მანძილი არანაირად არ შეიძლება იყოს მოლეკულების ზომაზე ნაკლები, მაშინ აშკარად შემზღუდველი შემთხვევა უნდა ჩაითვალოს d = λ. ამ მოსაზრებებიდან გვაქვს ν =v /λ = 3,3x 10 12 ჰც. პასუხი:ν = 3,3x 10 12 ჰც.

7. ორი მანქანა მოძრაობს ერთმანეთისკენ v 1 = 20 მ/წმ სიჩქარით და v 2 = 10 მ/წმ. პირველი მანქანა იძლევა სიგნალს სიხშირით ν 0 = 800 ჰც. ხმის სიჩქარე ვ= 340 მ/წმ. რა სიხშირით გაიგონებს მეორე მანქანის მძღოლს: ა) მანქანების შეხვედრამდე; ბ) მანქანების შეხვედრის შემდეგ?

8. როდესაც მატარებელი გადის, გესმით, როგორ იცვლება მისი სასტვენის სიხშირე ν 1 = 1000 ჰც-დან (მოახლოებისას) ν 2 = 800 ჰც-მდე (როდესაც მატარებელი შორდება). რა არის მატარებლის სიჩქარე?

გამოსავალი

ეს პრობლემა წინა პრობლემებისგან იმით განსხვავდება, რომ ჩვენ არ ვიცით ხმის წყაროს - მატარებლის - სიჩქარე და მისი სიგნალის ν 0 სიხშირე უცნობია. ამრიგად, მიიღება განტოლებათა სისტემა ორი უცნობით:

გამოსავალი

დაე ვარის ქარის სიჩქარე და ის უბერავს პირიდან (მიმღებიდან) ხმის წყარომდე. მიწასთან შედარებით, ისინი უმოძრაოა და ჰაერთან შედარებით, ორივე მოძრაობს მარჯვნივ u სიჩქარით.

ფორმულით (2.7) ვიღებთ ხმის სიხშირეს. ადამიანის მიერ აღქმული. ის უცვლელია:

პასუხი:სიხშირე არ შეიცვლება.

ტალღის სიგრძე

ტალღის სიჩქარე

რა უნდა იცოდე და შეგეძლოს?

1. ტალღის სიგრძის განსაზღვრა.
ტალღის სიგრძე არის მანძილი უახლოეს წერტილებს შორის, რომლებიც რხევა იმავე ფაზებში.
2.ტალღის დამახასიათებელი რაოდენობები:
ტალღის სიგრძე, ტალღის სიჩქარე, რხევის პერიოდი, რხევის სიხშირე.
საზომი ერთეულები SI სისტემაში:
ტალღის სიგრძე [ლამბდა] = 1 მ
ტალღის გავრცელების სიჩქარე [v] = 1მ/წმ
რხევის პერიოდი [T] = 1 წმ
რხევის სიხშირე [nu] = 1 ჰც
3.გაანგარიშების ფორმულები

4. შეეძლოს აჩვენე გრაფიკულადტალღის სიგრძე (გრძივი და განივი ტალღებისთვის).

კიდევ ერთი სათამაშო
ჭკვიანებისთვის და ცნობისმოყვარეებისთვის

იგრძენი თავი მკვლევარი ფიზიკოსი- დააწკაპუნეთ

ᲔᲡ ᲡᲐᲘᲜᲢᲔᲠᲔᲡᲝᲐ!

სეისმური ტალღები.

სეისმურიტალღებს უწოდებენ ტალღებს, რომლებიც ვრცელდება დედამიწაზე მიწისძვრების ან ზოგიერთი ძლიერი აფეთქების ცენტრებიდან. ვინაიდან დედამიწა ძირითადად მყარია, მასში ერთდროულად შეიძლება მოხდეს 2 ტიპის ტალღა - გრძივი და განივი. ამ ტალღების სიჩქარე განსხვავებულია: გრძივი უფრო სწრაფად ვრცელდება, ვიდრე განივი. მაგალითად, 500 კმ სიღრმეზე განივი სეისმური ტალღების სიჩქარეა 5 კმ/წმ, ხოლო სიჩქარე გრძივი ტალღები - 10კმ/წმ.
ვიბრაციების რეგისტრაცია და ჩაწერა დედამიწის ზედაპირიგამოწვეული სეისმური ტალღებით, განხორციელებული ინსტრუმენტების - სეისმოგრაფების გამოყენებით. მიწისძვრის წყაროდან გავრცელებულნი პირველები სეისმურ სადგურზე მივიდნენ გრძივი ტალღები, და გარკვეული დროის შემდეგ - განივი. დედამიწის ქერქში სეისმური ტალღების გავრცელების სიჩქარის და განივი ტალღის დაყოვნების დროის ცოდნა, შეიძლება განისაზღვროსმანძილი მიწისძვრის ცენტრამდე. უფრო ზუსტად იმის გასარკვევად, თუ სად მდებარეობს იგი, იყენებენ რამდენიმე სეისმური სადგურის მონაცემებს.
ყოველწლიურად ასობით ათასი მიწისძვრა. მათი დიდი უმრავლესობა სუსტია, მაგრამ ასეთები დროდადრო შეინიშნება. რომლებიც არღვევენ ნიადაგის მთლიანობას, ანადგურებენ შენობებს და იწვევს ადამიანურ მსხვერპლს.

ამ სამყაროში აბსოლუტურად ყველაფერი რაღაც სიჩქარით ხდება. სხეულები არ მოძრაობენ მყისიერად, ამას დრო სჭირდება. ტალღები არ არის გამონაკლისი, არ აქვს მნიშვნელობა რომელ გარემოში ვრცელდება ისინი.

ტალღის გავრცელების სიჩქარე

თუ ქვას ტბის წყალში ჩააგდებთ, შედეგად მიღებული ტალღები მაშინვე ნაპირს ვერ მიაღწევს. ტალღების გარკვეულ მანძილზე გადაადგილებას დრო სჭირდება, შესაბამისად, შეგვიძლია ვისაუბროთ ტალღის გავრცელების სიჩქარეზე.

ტალღის სიჩქარე დამოკიდებულია გარემოს თვისებებზე, რომელშიც ის ვრცელდება. ერთი საშუალოდან მეორეზე გადასვლისას ტალღების სიჩქარე იცვლება. მაგალითად, თუ ვიბრაციული რკინის ფურცელი წყალში ჩაედინება, მაშინ წყალი დაიფარება პატარა ტალღების ტალღებით, მაგრამ მათი გავრცელების სიჩქარე ნაკლები იქნება, ვიდრე რკინის ფურცელში. ამის შემოწმება ადვილია სახლშიც კი. უბრალოდ ნუ დაჭრით თავს ვიბრაციულ რკინის ფურცელზე...

ტალღის სიგრძე

კიდევ ერთი მნიშვნელოვანი მახასიათებელია ტალღის სიგრძე. ტალღის სიგრძე არის მანძილი, რომელზედაც ტალღა ვრცელდება რხევითი მოძრაობის ერთ პერიოდში. ამის გრაფიკულად გაგება უფრო ადვილია.

თუ ტალღას დახატავთ სურათის ან გრაფიკის სახით, მაშინ ტალღის სიგრძე იქნება მანძილი ტალღის უახლოეს მწვერვალებს შორის ან ტალღის სხვა უახლოეს წერტილებს შორის, რომლებიც იმავე ფაზაშია.

ვინაიდან ტალღის სიგრძე არის მის მიერ გავლილი მანძილი, მაშინ შეგიძლიათ იპოვოთ ეს მნიშვნელობა, ისევე როგორც ნებისმიერი სხვა მანძილი, გავლის სიჩქარის დროის ერთეულზე გამრავლებით. ამრიგად, ტალღის სიგრძე პირდაპირპროპორციულია ტალღის გავრცელების სიჩქარისა. იპოვე ტალღის სიგრძე შეიძლება მიენიჭოს:

სადაც λ არის ტალღის სიგრძე, v არის ტალღის სიჩქარე, T არის რხევის პერიოდი.

და იმის გათვალისწინებით, რომ რხევის პერიოდი უკუპროპორციულია იგივე რხევების სიხშირის: T=1⁄υ, შეგვიძლია გამოვყოთ კავშირი ტალღის გავრცელების სიჩქარესა და რხევის სიხშირეს შორის:

v=λυ .

რხევის სიხშირე სხვადასხვა გარემოში

ტალღის რხევების სიხშირე არ იცვლება ერთი საშუალოდან მეორეზე გადასვლისას. მაგალითად, იძულებითი რხევების სიხშირე ემთხვევა წყაროს რხევის სიხშირეს. რხევის სიხშირე არ არის დამოკიდებული გამრავლების საშუალების თვისებებზე. ერთი საშუალოდან მეორეზე გადასვლისას იცვლება მხოლოდ ტალღის სიგრძე და მისი გავრცელების სიჩქარე.

ეს ფორმულები მოქმედებს როგორც განივი, ასევე გრძივი ტალღებისთვის. გრძივი ტალღების გავრცელებისას ტალღის სიგრძე იქნება მანძილი ორ უახლოეს წერტილს შორის ერთნაირი დაძაბულობით ან შეკუმშვით. ის ასევე დაემთხვევა ტალღის მიერ გავლილ მანძილს რხევის ერთ პერიოდში, ამიტომ ფორმულები სრულად მოერგება ამ შემთხვევაშიც.

განვიხილოთ უფრო დეტალურად ვიბრაციების გადაცემის პროცესი წერტილიდან წერტილამდე განივი ტალღის გავრცელებისას. ამისათვის მივმართოთ 72 სურათს, რომელიც გვიჩვენებს განივი ტალღის გავრცელების პროცესის სხვადასხვა ეტაპებს ¼T-ის ტოლი დროის ინტერვალებში.

სურათი 72, a გვიჩვენებს დანომრილი ბურთების ჯაჭვს. ეს არის მოდელი: ბურთები განასახიერებს საშუალო ნაწილაკებს. ჩვენ ვივარაუდებთ, რომ ბურთებს შორის, ისევე როგორც საშუალო ნაწილაკებს შორის, არის ურთიერთქმედების ძალები, კერძოდ, ბურთების ერთმანეთისგან მცირე დაშორებით წარმოიქმნება მიზიდულობის ძალა.

ბრინჯი. 72. განივი ტალღის სივრცეში გავრცელების პროცესის სქემა

თუ პირველ ბურთს რხევით მოძრაობაში მიიყვანთ, ანუ აიძულებთ მას წონასწორობის პოზიციიდან ზევით-ქვევით მოძრაობდეს, მაშინ ურთიერთქმედების ძალების გამო ჯაჭვში თითოეული ბურთი გაიმეორებს პირველის მოძრაობას, მაგრამ გარკვეული დაგვიანებით ( ფაზის ცვლა). ეს შეფერხება უფრო დიდი იქნება, რაც უფრო შორს იქნება მოცემული ბურთი პირველი ბურთისგან. ასე, მაგალითად, ცხადია, რომ მეოთხე ბურთი პირველს ჩამორჩება რხევის 1/4-ით (სურ. 72, ბ). ბოლოს და ბოლოს, როდესაც პირველი ბურთი გაივლის სრული რხევის გზის 1/4-ს, რაც შეიძლება გადახრილია ზემოთ, მეოთხე ბურთი ახლა იწყებს მოძრაობას წონასწორული პოზიციიდან. მეშვიდე ბურთის მოძრაობა ჩამორჩება პირველის მოძრაობას 1/2 რხევით (სურ. 72, გ), მეათე - 3/4 რხევით (სურ. 72, დ). მეცამეტე ბურთი ჩამორჩება პირველს სათითაოდ სრულ რხევას (სურ. 72, ე), ე.ი. მასთან ერთად იმავე ფაზებშია. ამ ორი ბურთის მოძრაობები ზუსტად ერთნაირია (სურ. 72, ე).

• ერთმანეთთან ყველაზე ახლოს მდებარე წერტილებს შორის მანძილი, რომლებიც რხევავენ იმავე ფაზებში, ეწოდება ტალღის სიგრძე.

ტალღის სიგრძე აღინიშნება ბერძნული ასო λ ("ლამბდა"). მანძილი პირველ და მეცამეტე ბურთებს შორის (იხ. სურ. 72, ე), მეორე და მეთოთხმეტე, მესამე და მეთხუთმეტე და ა.შ., ე.ი. ყველა ბურთს შორის ყველაზე ახლოს, ერთსა და იმავე ფაზაში რხევას შორის, ტოლი იქნება. ტალღის სიგრძე λ.

ნახაზი 72 გვიჩვენებს, რომ რხევითი პროცესი გავრცელდა პირველი ბურთიდან მეცამეტემდე, ანუ ტალღის სიგრძის ტოლ მანძილზე λ, იმავე დროს, რომლის დროსაც პირველმა ბურთმა გააკეთა ერთი სრული რხევა, ე.ი. რხევის პერიოდში T.

სადაც λ არის ტალღის სიჩქარე.

ვინაიდან რხევების პერიოდი დაკავშირებულია მათ სიხშირესთან Т = 1/ν დამოკიდებულებით, ტალღის სიგრძე შეიძლება გამოისახოს ტალღის სიჩქარითა და სიხშირით:

ამრიგად, ტალღის სიგრძე დამოკიდებულია ამ ტალღის წარმომქმნელი წყაროს რხევების სიხშირეზე (ან პერიოდზე) და ტალღის გავრცელების სიჩქარეზე.

ტალღის სიგრძის განსაზღვრის ფორმულებიდან შეგიძლიათ გამოხატოთ ტალღის სიჩქარე:

V = λ/T და V = λν.

ტალღის სიჩქარის პოვნის ფორმულები მოქმედებს როგორც განივი, ასევე გრძივი ტალღებისთვის. ტალღის სიგრძე X, გრძივი ტალღების გავრცელების დროს, შეიძლება წარმოდგენილი იყოს 73 ნახაზის გამოყენებით. იგი გვიჩვენებს (სექციაში) მილს დგუშით. დგუში მცირე ამპლიტუდით ირხევა მილის გასწვრივ. მისი მოძრაობები გადაეცემა მილის შემავსებელი ჰაერის მიმდებარე ფენებს. რხევითი პროცესი თანდათან ვრცელდება მარჯვნივ, წარმოქმნის იშვიათობას და კონდენსაციას ჰაერში. სურათზე ნაჩვენებია ორი სეგმენტის მაგალითები, რომლებიც შეესაბამება λ ტალღის სიგრძეს. ცხადია, 1 და 2 წერტილები ერთმანეთთან ყველაზე ახლოს მდებარე წერტილებია, რომლებიც რხევავენ იმავე ფაზებში. იგივე შეიძლება ითქვას მე-3 და მე-4 პუნქტებზე.

ბრინჯი. 73. გრძივი ტალღის წარმოქმნა მილში დგუშის მიერ ჰაერის პერიოდული შეკუმშვისა და იშვიათობის დროს.

კითხვები

1. რას ჰქვია ტალღის სიგრძე?
2. რამდენი დრო სჭირდება რხევის პროცესს ტალღის სიგრძის ტოლ მანძილის გავლას?
3. რა ფორმულებით შეიძლება გამოვთვალოთ განივი და გრძივი ტალღების ტალღის სიგრძე და გავრცელების სიჩქარე?
4. რომელ წერტილებს შორის მანძილი უდრის 73-ზე ნაჩვენები ტალღის სიგრძეს?

სავარჯიშო 27

1. რამდენად სწრაფად ვრცელდება ტალღა ოკეანეში, თუ ტალღის სიგრძეა 270 მ, ხოლო რხევის პერიოდი 13,5 წმ?
2. განსაზღვრეთ ტალღის სიგრძე 200 ჰც სიხშირეზე, თუ ტალღის გავრცელების სიჩქარეა 340 მ/წმ.
3. ნავი ქანაობს ტალღებზე, რომლებიც ვრცელდება 1,5 მ/წმ სიჩქარით. მანძილი ორ უახლოეს ტალღის ღერძს შორის არის 6 მ, განსაზღვრეთ ნავის რხევის პერიოდი.

გაკვეთილის განმავლობაში თქვენ შეძლებთ დამოუკიდებლად შეისწავლოთ თემა „ტალღის სიგრძე. ტალღის გავრცელების სიჩქარე. ამ გაკვეთილზე თქვენ გაეცნობით ტალღების განსაკუთრებულ მახასიათებლებს. პირველ რიგში, თქვენ გაიგებთ რა არის ტალღის სიგრძე. ჩვენ განვიხილავთ მის განმარტებას, როგორ არის მისი მარკირება და გაზომვა. შემდეგ ასევე დეტალურად განვიხილავთ ტალღის გავრცელების სიჩქარეს.

დასაწყისისთვის, გავიხსენოთ ეს მექანიკური ტალღაარის რხევა, რომელიც დროთა განმავლობაში ვრცელდება დრეკად გარემოში. ვინაიდან ეს არის რხევა, ტალღას ექნება ყველა მახასიათებელი, რომელიც შეესაბამება რხევას: ამპლიტუდა, რხევის პერიოდი და სიხშირე.

გარდა ამისა, ტალღას აქვს თავისი განსაკუთრებული მახასიათებლები. ერთ-ერთი ასეთი მახასიათებელია ტალღის სიგრძე. ტალღის სიგრძე აღინიშნება ბერძნული ასოთი (ლამბდა, ან ამბობენ "ლამბდა") და იზომება მეტრებში. ჩვენ ჩამოვთვლით ტალღის მახასიათებლებს:

რა არის ტალღის სიგრძე?

ტალღის სიგრძე -ეს არის ყველაზე მცირე მანძილი ნაწილაკებს შორის, რომლებიც რხევავენ იმავე ფაზაში.

ბრინჯი. 1. ტალღის სიგრძე, ტალღის ამპლიტუდა

გრძივი ტალღის ტალღის სიგრძეზე საუბარი უფრო რთულია, რადგან გაცილებით რთულია ნაწილაკებზე დაკვირვება, რომლებიც იქ ერთნაირ რხევებს აკეთებენ. მაგრამ ასევე არის მახასიათებელი ტალღის სიგრძე, რომელიც განსაზღვრავს მანძილს ორ ნაწილაკს შორის, რომლებიც აკეთებენ ერთსა და იმავე რხევას, რხევას იმავე ფაზაში.

ასევე, ტალღის სიგრძე შეიძლება ეწოდოს ტალღის მიერ გავლილ მანძილს ნაწილაკების რხევის ერთ პერიოდში (ნახ. 2).

ბრინჯი. 2. ტალღის სიგრძე

შემდეგი მახასიათებელია ტალღის გავრცელების სიჩქარე (ან უბრალოდ ტალღის სიჩქარე). ტალღის სიჩქარეიგი აღინიშნება ისევე, როგორც ნებისმიერი სხვა სიჩქარე ასოებით და იზომება. როგორ ნათლად ავხსნათ რა არის ტალღის სიჩქარე? ამის გაკეთების უმარტივესი გზაა განივი ტალღა, როგორც მაგალითი.

განივი ტალღაარის ტალღა, რომელშიც პერტურბაციები ორიენტირებულია მისი გავრცელების მიმართულების პერპენდიკულურად (ნახ. 3).

ბრინჯი. 3. ათვლის ტალღა

წარმოიდგინეთ თოლია, რომელიც დაფრინავს ტალღის მწვერვალზე. მისი ფრენის სიჩქარე მწვერვალზე იქნება თავად ტალღის სიჩქარე (ნახ. 4).

ბრინჯი. 4. ტალღის სიჩქარის განსაზღვრამდე

ტალღის სიჩქარედამოკიდებულია იმაზე, თუ რა არის საშუალო სიმკვრივე, რა არის ურთიერთქმედების ძალები ამ საშუალების ნაწილაკებს შორის. დავწეროთ კავშირი ტალღის სიჩქარეს, ტალღის სიგრძესა და ტალღის პერიოდს შორის: .

სიჩქარე შეიძლება განისაზღვროს, როგორც ტალღის სიგრძის თანაფარდობა, ტალღის მიერ გავლილი მანძილი ერთ პერიოდში, საშუალო ნაწილაკების რხევის პერიოდთან, რომელშიც ტალღა ვრცელდება. გარდა ამისა, გახსოვდეთ, რომ პერიოდი დაკავშირებულია სიხშირესთან შემდეგნაირად:

შემდეგ მივიღებთ მიმართებას, რომელიც აკავშირებს რხევების სიჩქარეს, ტალღის სიგრძეს და სიხშირეს: .

ჩვენ ვიცით, რომ ტალღა წარმოიქმნება გარე ძალების მოქმედების შედეგად. მნიშვნელოვანია აღინიშნოს, რომ როდესაც ტალღა გადადის ერთი საშუალოდან მეორეზე, იცვლება მისი მახასიათებლები: ტალღების სიჩქარე, ტალღის სიგრძე. მაგრამ რხევის სიხშირე იგივე რჩება.

ბიბლიოგრაფია

1. სოკოლოვიჩ იუ.ა., ბოგდანოვა გ.ს. ფიზიკა: საცნობარო წიგნი პრობლემის გადაჭრის მაგალითებით. - მე-2 გამოცემის გადანაწილება. - X .: ვესტა: გამომცემლობა "რანოკი", 2005. - 464 გვ.
2. Peryshkin A.V., Gutnik E.M., ფიზიკა. მე-9 კლასი: სახელმძღვანელო ზოგადი განათლებისთვის. დაწესებულებები / A.V. პერიშკინი, ე.მ. გუტნიკი. - მე-14 გამოცემა, სტერეოტიპი. - M.: Bustard, 2009. - 300გვ.

1. ინტერნეტ პორტალი "eduspb" ()
2. ინტერნეტ პორტალი "eduspb" ()
3. ინტერნეტ პორტალი "class-fizika.narod.ru" ()

Საშინაო დავალება