Длина волны. Скорость распространения волн.
Урок посвящен теме «Характеристикам волн». В первую очередь мы обсудим, что
такое длина волны и обсудим скорость волны. Для начала вспомним, что волна – это
колебание, которое распространяется с течением времени в упругой среде. Раз это
колебание, то волне будут присущи все характеристики, которые соответствуют
колебанию: амплитуда, период колебания и частота.
А (Х) – амплитуда [м].
– частота [Гц].
Т – период [с].
ν
Но мы с вами на прошлом уроке говорили о том, что волна имеет свои собственные
характеристики, свои особенности. Все таки это распространение состояния колебания,
процесса колебания, а не само колебание. Потому у волн появляются сои собственные,
особенные характеристики. Вот одной из таких характеристик является длина волны.
Обозначается длина волны греческой буквой
измеряется в метрах.
λ
(лямбда, или говорят «ламбда») и
λ
– длина волны [м].
Что такое длина волны? Длина волны – это наименьшее расстояние между
частицами, совершающими колебание с одинаковой фазой.
Если мы с вами на схеме волнового движения возьмем две частицы, то надо
заметить что эти частицы совершают абсолютно одинаковые колебания в изображенной
поперечной волне и соответственно расстояние между этими двумя точками и будет
длина волны. Или еще можно сказать, что расстояние между двумя впадинами тоже будет
длина волны. И если мы возьмем любые произвольные точки, которые совершают
одинаковые колебания, то и расстояние между ними тоже можно считать длиной волны.
Говорить о длине волны в продольной волне гораздо сложнее, потому что там
пронаблюдать частицы, которые совершают одинаковые колебания, гораздо труднее. Но и
там есть характеристика – длина волны, которая определяет расстояние между двумя
частицами, совершающими одинаковое колебание, колебание с одинаковой фазой.
Кроме того о длине волны можно рассказать следующее: поскольку это расстояние,
то длиной волны, можно назвать расстояние, пройденное волной за один периодколебания частиц. Обратите внимание – один период – это время, вот расстояние,
которое проходит волна за это время и будет соответствовать длине волны.
Следующая характеристика волн – это конечно же скорость распространения
волны (или просто скорость волны). Скорость волны обозначается, так же как и любая
другая скорость, буквой V и измеряется в м/с.
Как наглядно объяснить, что такое скорость волны? Проще всего это сделать на
примере поперечной волны. Представьте себе летящую над гребнем волны чайку. Ее
скорость полета над гребнем и будет скоростью самой волны.
А с другой стороны можно сказать, что скорость волны зависит от того, какова
плотность среды, каковы силы взаимодействия между частицами этой среды.
Мы с вами уже поговорили о длине волны. И так как длина волны связана со
скоростью, можно отсюда сделать вывод о скорости распространения волн, то есть о
скорости распространения состояния колебания.
Скорость можно определить как отношение длины волны, расстояние, пройденное
волной за 1 период, к периоду колебания частиц среды, в которой распространяется волна
.
Кроме этого, вспомним, что период колебаний связан с частотой следующим
соотношением:
имеем еще одно соотношение для скорости волны:
. Тогда, подставляя формулу периода в формулу скорости, мы
. Формулу, которая связывает
V
еще три важных характеристики волны: длину волны, скорость распространения волны и
ее частоту.
Хочется отметить, что при переходе волны из менее плотной среды в более
плотную скорость волны увеличивается. Это связано с тем, что частицы находятся ближе
друг к другу и им легче передавать друг другу состояние колебания. При этом ее
характеристики: скорость движения волн и длина волны изменяются, а вот частота
колебания остается прежней.
Напомню: сегодня мы с вами поговорили о характеристиках механических волн:
длине волны, скорости ее распространения в среде, периоде и частоте распространенияволн. А так же вывели формулы, связывающие эти характеристики Давайте для
закрепления материала ответим на следующие вопросы.
ДЗ: §29, вопросы к параграфу, упр.27 (стр.127).