در حالی که تمام تلاش برای پیروی از قوانین سبک استناد شده است ، ممکن است اختلافاتی وجود داشته باشد. در صورت داشتن هرگونه سؤال ، لطفاً به کتابچه راهنمای مناسب یا منابع دیگر مراجعه کنید.
ویراستاران ما آنچه را که ارسال کرده اید بررسی می کنند و تعیین می کنند که آیا مقاله را تجدید نظر کنید.
در حالی که تمام تلاش برای پیروی از قوانین سبک استناد شده است ، ممکن است اختلافاتی وجود داشته باشد. در صورت داشتن هرگونه سؤال ، لطفاً به کتابچه راهنمای مناسب یا منابع دیگر مراجعه کنید.
ویراستاران ما آنچه را که ارسال کرده اید بررسی می کنند و تعیین می کنند که آیا مقاله را تجدید نظر کنید.
خلاصه ای از این موضوع را بخوانید
موج ، انتشار آشفتگی ها از جایی به صورت منظم و سازمان یافته. بیشتر آشناها امواج سطحی هستند که بر روی آب حرکت می کنند ، اما صدا ، نور و حرکت ذرات زیر اتمی همه از خصوصیات موجک برخوردار هستند. در ساده ترین امواج ، اختلال به صورت دوره ای نوسان می کند (به حرکت دوره ای مراجعه کنید) با فرکانس ثابت و طول موج. امواج مکانیکی ، مانند صدا ، نیاز به واسطه ای برای مسافرت دارند ، در حالی که امواج الکترومغناطیسی (به تابش الکترومغناطیسی مراجعه کنید) به یک رسانه احتیاج ندارند و می توانند از طریق خلاء پخش شوند. انتشار یک موج از طریق یک محیط بستگی به خصوصیات محیط دارد. همچنین موج لرزه ای را ببینید.
انواع و ویژگی های امواج
امواج به دو نوع ، طولی و عرضی عرضه می شوند. امواج عرضی مانند آنهایی که روی آب قرار دارند ، سطح بالا و پایین می رود ، و امواج طولی مانند صدا از صدا هستند و از فشرده سازی های متناوب و کمبود در یک محیط تشکیل شده است. نقطه مرتفع یک موج عرضی به نام تاج است و نقطه پایین آن را از بین می برد. برای امواج طولی ، فشرده سازی ها و کمبودهای مشابه با تاج ها و فرورفتگی امواج عرضی مشابه است. فاصله بین تاج های پی در پی یا فرورفتگی ها طول موج نامیده می شود. ارتفاع موج دامنه است. چه تعداد تاج یا فرورفتگی از یک نقطه خاص در طی یک واحد زمان عبور می کند ، فرکانس نامیده می شود. سرعت یک موج را می توان به عنوان طول موج ضرب شده توسط فرکانس بیان کرد.
امواج می توانند مسافت های عظیم را طی کنند حتی اگر نوسان در یک نقطه بسیار اندک باشد. به عنوان مثال ، یک رعد و برق را می توان از کیلومتری دورتر شنید ، اما صدا در هر نقطه ای فقط به عنوان فشرده سازی دقیقه و کمبود هوا در هر نقطه ای تجلی می یابد.
رفتار موج
امواج چندین پدیده اساسی را نشان می دهند. در تأمل ، موج مواجه می شود و منعکس می شود. در شکست ، موج هنگام ورود به واسطه ای که از طریق آن سرعت متفاوتی دارد خم می شود. در پراش ، امواج هنگام عبور از موانع کوچک خم می شوند و هنگام عبور از دهانه های کوچک گسترش می یابند. در تداخل ، هنگامی که دو موج ملاقات می کنند ، می توانند به صورت سازنده دخالت کنند ، موج با دامنه بزرگتر از امواج اصلی ایجاد می کنند ، یا به طور مخرب ، موج با دامنه کوچکتر (یا حتی صفر) ایجاد می کنند.
بازتاب
هنگامی که امواج به یک مرز برخورد کرده و منعکس می شوند ، زاویه بروز برابر با زاویه بازتاب است. زاویه بروز زاویه بین جهت حرکت موج و یک خط عمود بر مرز منعکس کننده است.
انکسار
سرعت موج به خواص واسطه ای که از طریق آن سفر می کند بستگی دارد. به عنوان مثال ، صدا بسیار سریعتر از طریق آب از طریق هوا سفر می کند. هنگامی که یک موج با زاویه ای وارد یک وسیله ای می شود که سرعت آن کندتر خواهد بود ، موج به سمت عمود خم می شود. هنگامی که یک موج با زاویه ای وارد می شود ، واسطه ای که در آن سرعت آن افزایش می یابد ، اثر متضاد اتفاق می افتد. با نور ، این تغییر را می توان با استفاده از قانون انکسار اسنل بیان کرد.
انکسار
هنگامی که یک موج با یک مانع کوچک یا یک دهانه کوچک روبرو می شود (یعنی در مقایسه با طول موج موج) ، موج می تواند در اطراف مانع خم شود یا از دهانه عبور کند و سپس پخش شود. این خمش یا پخش شدن پراش نامیده می شود.
دخالت
امواج از دو یا چند مرکز اختلال ممکن است از بعضی جهات یکدیگر را تقویت کرده و در برخی دیگر لغو کنند. به این پدیده تداخل امواج گفته می شود. به راحتی می توان فهمید که چگونه این اتفاق می افتد. دو منبع تولید امواج با طول موج و در فاز را در نظر بگیرید. یعنی در منشأ آنها تاج های امواج در همان زمان اتفاق می افتد. اگر یک نقطه p از هر دو منبع برابر باشد ، تاج ها به طور همزمان به P می رسند و یکدیگر را تقویت می کنند. به همین ترتیب ، فرورفتگی ها به طور همزمان می رسند و عمیق تر می شوند. در صورتی که مسافت به نقطه P نابرابر باشد اما با یک یا چند طول موج کامل متفاوت باشد ، همان وضعیت اتفاق می افتد. با این حال ، اگر مسافت ها با طول موج یا تعداد عجیب و غریب از طول موج نیمه متفاوت متفاوت باشند ، آنگاه تاج های یک موج با فرورفتگی های دیگر همزمان می شوند و شدت موج حاصل کاهش می یابد. هنگامی که دو موج از شدت مساوی برخوردار هستند ، یکدیگر را به طور کامل لغو می کنند. موقعیت های واسطه ای در جهات ایجاد می شود که در آن مسافت های طی شده توسط دو موج با بخشی دیگر از طول موج متفاوت است ، امواج تمایل به تقویت یا لغو یکدیگر دارند.
اثر داپلر
هنگامی که منبع یک موج نسبت به یک ناظر حرکت می کند ، ناظر متوجه تغییر در فرکانس موج می شود. این تغییر پس از کاشف ، فیزیکدان اتریشی ، کریستین داپلر ، فیزیکدان اتریشی ، اثر داپلر نامیده می شود.
یک منبع را در نظر بگیرید که موج مانند نور یا صدای فرکانس ν را از یک ناظر در سرعت V دور می کند. تاج های پی در پی امواج نوری در فواصل طولانی تر به ناظر می رسند تا اینکه ناظر در حال استراحت باشد ، و محاسبه نشان می دهد که ناظر آنها را با فرکانس ν (1− V / C) دریافت می کند ، جایی که C سرعت آن استموج. اگر منبع در حالت استراحت باشد ، فرکانس موج به ناظر کمی پایین تر از آن ظاهر می شود. اگر منبع نزدیک شود ، فرکانس بیشتر خواهد بود.
در صدا این اثر یک تجربه روزمره است. هنگامی که یک شاخ دمیده در بزرگراه منتقل می شود ، ناظر ممکن است متوجه شود که به نظر می رسد قدم یادداشت تغییر می کند. اثر داپلر برای امواج نوری در طیف سنجی مشهود است. تغییر به فرکانس های بالاتر ، بلوزفت نامیده می شود و تغییر به فرکانس های پایین تر به عنوان redshift نامیده می شود. چراغ تغییر یافته از سایر کهکشان ها شواهدی از گسترش جهان است.
امواج ایستاده
اگر موجی محدود به فضای بسته باشد، هم تحت بازتاب و هم تداخل قرار میگیرد. برای مثال، لوله ای به طول l را در نظر بگیرید. اختلال در هر نقطه از هوا در لوله از هر دو انتها منعکس می شود و به طور کلی مجموعه ای از امواج را ایجاد می کند که در هر دو جهت در طول لوله حرکت می کنند. از هندسه موقعیت و مقدار ثابت محدود سرعت آکوستیک، اینها باید امواج تناوبی با فرکانس های ثابت شده توسط شرایط مرزی در انتهای لوله باشند. فرکانس مجاز امواج در لوله، sin kl = 0 را برآورده می کند. به عنوان مثال، فرکانس های مجاز ν = n v / 2 l هستند که n هر عدد صحیح و v سرعت صوتی در لوله است. اینها فرکانسهای امواج هارمونیک هستند که می توانند در لوله وجود داشته باشند و همچنان شرایط مرزی را در انتها برآورده کنند. آنها فرکانس های مشخصه یا حالت های عادی ارتعاش ستون هوا نامیده می شوند. فرکانس اساسی (n = 1) ν = v /2 l است.
فرکانسهای بالاتر که هارمونیک یا تونوز نامیده میشوند، مضرب اصلی هستند. مرسوم است که از بنیادی به عنوان اولین هارمونیک یاد می شود. n = 2 هارمونیک دوم یا تون اول را می دهد و به همین ترتیب. تقریباً مجموعه ای از فرکانس های مشخصه برای یک لوله استوانه ای باز در هر دو انتها وجود دارد، اگرچه شرایط مرزی متفاوت است.
موقعیت هایی در لوله وجود دارد که در آن جابجایی هوا همیشه صفر است. این نمی تواند در یک موج پیشرونده اتفاق بیفتد. بنابراین، اختلال موج مربوط به حالت عادی به عنوان موج ایستاده شناخته می شود. موقعیتهای جابجایی صفر پیوسته به عنوان گره شناخته میشوند، در حالی که موقعیتهایی که حداکثر جابجایی برای آنها وجود دارد، پادگره نامیده میشوند. فاصله بین گره های متوالی برابر با نیم طول موج حالت خاص است.