Длина волны это расстояние, на которое распространяются колебания в среде за время, равное одному периоду колебания, называется длиной волны.
Графически волновой процесс можно изобразить в виде синусоиды.
Колебания распространяются в среде не мгновенно, а с некоторой определенной скоростью, зависящей от плотности и упругих свойств среды.
Что такое длина волны, скорость распространения волн
Можно еще дать такое определение длины волны: длина волны — это расстояние между соседними точками волны, колеблющимися в одинаковых фазах.
Так как волны распространяются равномерно, и X есть расстояние, на которое они распространяются за время Т, то длину волны λ можно выразить через скорость и период совершенно так же, как выражается путь равномерного движения (длина волны формула):
λ = υT.
Заменяя Т через v (v — частота колебания), получаем
λ = υ/v
Как показывает опыт, скорость распространения волн в упругой среде определяется физическими свойствами и состоянием среды.
Это означает, что в данной среде механические волны, соответствующие различным частотам колебаний, распространяются с одинаковой скоростью.
Но нельзя забывать, что при переходе волн из одной среда в другую частота сохраняется, а длина волны изменяется, так как скорость распространения волны зависит от среды.
Пример длины волны в упругом твердом теле
Например, скорость продольной волны в упругом твердом теле
υ = √(Е/ρ)
где ρ — плотность тела, Е — модуль упругости или модуль Юнга.
Пример длины волны поперечной волны
Для поперечной волны в твердом теле модуль упругости Е в предыдущей формуле можно заменить модулем сдвига G
υ = √(G/ρ)
Так как Е > G, то продольные волны распространяются в твердом теле быстрее, чем поперечные.
При землетрясениях в земной коре от эпицентра распространяются так называемые сейсмические волны деформации, воспринимаемые сейсмографами; причем продольные волны достигают сейсмической станции раньше, чем поперечные.
Промежуток времени между приходом тех и других волн позволяет судить о расстоянии до эпицентра явления, вызвавшего сейсмические волны.
Поперечные и продольные волны
Поскольку эти частицы связаны силами упругости с соседними частицами среды, расположенными дальше от шара, то и последние придут в колебательное движение, передавая его, в свою очередь, следующим, находящимся еще дальше от шара и т.д.
Таким образом, колебания, вызванные в каком-либо месте упругой среды, не ограничиваются этим местом, а распространяются в среде. Процесс распространения колебаний внутри какой-либо среды называется волной.
Что такое волна
Волна — это направленное перемещение не самого вещества среды, а состояний среды. Волна не может увлечь какое-либо постороннее тело в такое движение, чтобы это тело непрерывно удалялось вместе с волной от источника колебаний
Она может только привести тело в колебательное движение около положения равновесия.
Характер волн, распространяющихся в среде, зависит от упругих свойств этой среды. Если при деформации сжатия и растяжения возникают упругие силы, то в такой среде распространяются продольные волны, то есть такие, в которых колебания частиц среды совершаются в направлении, совпадающем с направлением распространения колебаний.
Продольные волны могут распространяться в твердых, жидких и газообразных средах. В жидкостях или газах роль упругой силы играет давление, увеличивающееся в местах сжатия и уменьшающееся в местах разрежения.
Пример распространения продольных волн
Продольные волны связаны с образованием деформации объема, поэтому они возникают в любой среде. Реальным примером продольных волн могут служить волны в воздухе, распространяющиеся, например, от звучащего колокола.
Ударив по колоколу, мы приведем его стенки в быстрое колебательное движение. В воздухе возникают и расходятся от колокола во все стороны сферическими слоями чередующиеся сгущения (уплотнения) и разрежения воздуха, которые, достигая нашего уха, вызывают ощущение звука.
В твердых телах могут возникать как продольные упругие волны, так и поперечные, при распространении которых частицы внутри среды движутся в направлениях, перпендикулярных направлению распространения волны. Для возникновения таких волн необходимы упругие силы, возникающие при сдвиге одного слоя среды относительно другого.
Пример распространения поперечных волн
Поперечные волны в жидких и газообразных средах не распространяются. Однако они могут распространяться на поверхности жидкости.
Такие волны возникают благодаря действию сил тяжести, которые препятствуют нарушению горизонтальной поверхности, например, при падении какого-либо предмета (камня) на гладь озера.
Хотя частицы жидкости в такой волне совершают круговое движение в плоскости, проходящей через вертикаль и направление распространения волны, а не движутся перпендикулярно к направлению распространения волны, эти волны считаются поперечными.
Статья на тему длина волны