1. Волновые процессы. Уравнение волны.

• Процесс распространения колебаний в сплошной среде называется волновым процессом (или волной). При распространении волны частицы среды не движутся вместе с волной, а колеблются около своих положений равновесия. Вместе с волной от частицы к частице среды передаются лишь состояние колебательного движения и его энергия. Поэтому основным свойством всех волн, независимо от их природы, является перенос энергии без переноса вещества.

• Уравнение волны:

• ϕ = −kx +α

• смещение из положения равновесия точки шнура с координатой x в момент

• времени t, A – амплитуда волны, ω - циклическая частота, k – так называемое волновое

• число, α - начальная фаза.

2. Электромагнитные волны (интенс., поляр., об. Пл. Энергии,). Шкала э.-м. Волн. Кривая чувствительности глаза.

• Существование электромагнитных волн — переменного электромагнитного поля, распространяющегося в пространстве с конечной скоростью.

• Интенсивностью называют электромагнитную энергию, переносимую волной за единицу времени через поверхность единичной площади.

• Волны, у которых направления электрического (E) и магнитного (H) полей сохраняются неизменными в пространстве или изменяются по определённому закону, называются поляризованными.

• Объемная плотность w энергии электромагнитной волны складывается из объемных плотностей w_эл и w_м, электрического и магнитного полей:

• Шкала электромагнитных волн : Низко частотные волны, радио волны, инфракрасные лучи, ультра фиолетовые лучи, рентгеновские лучи, гамма излучение.

• Кривая чувствительности глаза: Кривая чувствительности глаза не имеет дополнительных максимумов и ассиметрии. Каждый приемник излучения характеризуется своей кривой чувствительности к свету различных длин волн.

3. Плоские волны в упругой среде.

• Волновые поверхности могут быть любой формы, а в простейшем случае они представляют собой совокупность плоскостей, параллельных друг другу, или совокупность концентрических сфер. Соответственно волна называется плоской.

4. Отражение и преломление э.-м. волн..

5. Бегущие гармонические волны, их характеристики.

• Бегущими волнами называются волны, которые переносят в пространстве энергию.

• Упругая волна называется гармонической, если соответствующие ей колебания частиц среды являются гармоническими.

6. Эффект Доплера.

Эффектом Доплера называется изменение частоты колебаний, воспринимаемой приемником, при движении источника этих колебаний и приемника друг относительно друга. Например тон гудка поезда повышается по мере его приближения к платформе и понижается при удалении, т. е. движение источника колебаний (гудка) относительно приемника (уха) изменяет частоту принимаемых коле­баний.

1. Источник и приемник покоятся относительно среды, т. е. v_ист = v_пр=0. Если v — скорость распространения звуковой волны в рассматриваемой среда, то длина волны =vT=v/v₀. Распространяясь в среде, волна достигнет приемника и вызовет колебания его звукочувствительного элемента с частотой

Следовательно, частота v звука, которую зарегистрирует приемник, равна частоте v₀, с которой звуковая волна излучается источником.

2. Приемник приближается к источнику, а источник покоится, т. е. v_пр>0, v_ист=0. В данном случае скорость распространения волны относительно приемника станет равной v + v_пр. Так как длина волны при этом не меняется, то

т. е. частота колебаний, воспринимаемых приемником, в (v+v_пр)/v раз больше частоты колебаний источника.

3. Источник приближается к преемнику, а приемник покоится, т. е. v_ист >0, v_пр=0.

Скорость распространения колебаний зависит лишь от свойств среды, поэтому за время, равное периоду колебаний источника, излученная им волна пройдет в направле­нии к приемнику расстояние vT (равное длине волны ) независимо от того, движется ли источник или покоится. За это же время источник пройдет в направлении волны расстояние v_истT (рис. 224), т. е. длина волны в направлении движения сократится и станет равной '=—v_истТ=(v—v_ист)T, тогда

т. е. частота  колебаний, воспринимаемых приемником, увеличится в v/(v – v_ист) раз. В случаях 2 и 3, если v_ист<0 и v_пр<0, знак будет обратным.

4. Источник и приемник движутся относительно друг друга. Используя результаты, полученные для случаев 2 и 3, можно записать выражение для частоты колебаний, воспринимаемых приемником:

(159.1)

причем верхний знак берется, если при движении источника или приемника происходит их сближение, нижний знак — в случае их взаимного удаления.

Из приведенных формул следует, что эффект Доплера различен в зависимости от того, движется ли источник или приемник. Если направления скоростей v_пр и v_ист не совпадают с проходящей через источник и приемник прямой, то вместо этих скоростей в формуле (159.1) надо брать их проекции на направление этой прямой.