波浪
在物理, 一种海浪是空间上某个物理量的振荡扰动,在时间上是周期性的。波是伴随着波的能量转移穿过空间或质量。该空间的特征在于振荡波长,并且经过的时间通过振荡波段来测量,振荡波时段是频率的逆。这两种数量与波传播的速度有关。
从物理上讲,波是一种能量脉冲,以一定的速度在空间或(液体、固体或气体)介质中传播。根据一些研究人员观察到直到现在,没有什么阻止一个磁波传播在真空或材料,如通过中微子电磁波在真空或材料,在平均粒子周围的介质振动点但不移动。除了可以在真空中传播的电磁辐射和可能的引力波外,波存在于一种介质中,这种介质的变形能够产生恢复力,通过这种恢复力,波可以在没有任何颗粒介质开始移动的情况下,将能量从一个地方转移到另一个地方。也就是说,波不传输物质。然而,总有与传播介质有关的波动。当振荡发生在波传播的方向时,波是纵向的;当振荡发生在与波传播方向垂直的方向时,波是交叉的。
传播手段
我们将波浪可以以下列方式传播的媒体分类:
线性介质:可以添加介质中任何特定点的不同波;
有限的手段:如果在范围内是有限的,否则它们被认为是无限的;
意味着统一:如果其物理性质不能在不同的点中被修改;
各向同性介质:如果其物理性质在任何方向上都相同。
波浪的例子:
海面波,这是通过水传播的扰动(参见冲浪和海啸)。
声音,通过气体,液体和固体传播的机械波,这是听觉系统检测到的频率。地震波中存在类似的地震波,其可以是S,P和L的类型。
光,无线电波,X射线等是电磁波。在这种情况下,通过真空可以进行传播。
特征性质
所有的波在情况下都有共同的行为模式,可以总结为以下特征:
- 反射:当波浪回到它来自它的方向时,由于反射材料击中。
- 折射:由于进入另一个介质,波浪方向的变化。当波长也有所不同时,波速度变化,但频率保持始终是相同的,这是发射源的特征。
- 衍射:散射波,例如,当穿过与波长大小相等的狭缝时。波长高的波很容易衍射。
- 干涉:波幅的增减取决于波在叠加时的相位。
- 分散:在其他不同频率下的波分离。
- 振动:通过振动物体产生一些波,产生声音。例子是字符串(吉他,小提琴,钢琴等)或管(器官,长笛,小号,伸缩喇叭,萨克斯管等)。
- 偏振光:使用偏振光滤光片可以使波偏振光。横波的偏振描述了垂直于传播方向的平面上的振荡方向。纵波如声波是没有极化的。对于这些波,振荡的方向是沿着传播的方向。
波浪的物理描述
- 波浪
- 距离
- 抵消
- 波长
- 幅度(幅度是振荡波长幅度的标量正面和负量。距离 是波的幅度。)
波可以用一些变量来描述,包括波的频率、宽度和高度、振幅和周期。波的振幅是在波形的一个周期内介质中扰动的大小的量度。例如,弦上的波的振幅表示为距离(米),声波表示为压力(帕斯卡),电磁波表示为电场的振幅(每米伏特)。振幅可以是恒定的(在这种情况下,波是连续的波),也可以随时间和/或位置而变化。这种变化的形式是波的包络线。周期就是时间 一个完整的波浪振荡循环。频率 期间由一个单位单位分开(例如:一秒),并表达赫兹.见下文: 当波用数学方法表示时,角频率(;弧度/秒)是经常使用的,与频率有关 :
站立波和非静止波:
保持不变的波被称为偏激波,就像小提琴弦上的振动。
当绳子变形时,扰动会在整个绳子中传播,反映在它们固定的两端。几个波的干涉可能会导致驻波,或振荡,似乎没有通过物质。淋巴结是由两个波峰和腹部之间的干涉(破坏性)引起的。在偏移量最大的波腹中,两个波峰和两个波腹之间会发生干涉。每一种振荡模式对应于一个特定的频率,也就是所谓的谐波。振动频率随弦的长度和弦的特性(材料、张力、厚度)而变化,这些特性决定了波的传播速度。弦振动的最低频率称为基频。
波浪移动(非静止)的干扰随着时间的变化而变化 作为距离 可以用数学表示为
在哪里 是波浪的幅度包络, 波数是多少,和 是相位常数。速度 这个波是由
在哪里 是波长。
通用波动方程
这个方程式的最简单形式是
在哪里
- :波的速度
- :波长
- :波的频率。
尺寸的波浪
- 一维波:沿单一方向传播的波,如弦上的波
- 二维波:在平面上传播的波,例如湖或池塘表面的波
- 一般圆盘上的二维波:
一个磁盘上的波浪,中间有两个节点线,这是一个谐波声
三维波(3D)
- 那些在所有方向传播的人,例如在大气或金属中的声波
声音是什么?
声音传播正面机械或机械压缩波;该波仅在材料资源中传播Circungêntrica方式 - 它们具有质量和弹性,例如固体,液体或气态,即在真空中不繁殖。
自然声音主要是信号的组合,但是由纯正弦曲线表示的单调纯声,振动速度或频率在赫兹(Hz)中测量,并且在分贝中测量的幅度或能量。人耳的声音在20 Hz和20 kHz之间的频率。在此范围之上和以下的范围内分别是超声波和脱力。
人类和许多动物认为声音具有两只耳朵的听觉,这让您知道声源的距离和位置:呼叫立体声听力。在身体的其他部分也可以感受到许多低频声音表明大象通过Infrasound沟通。
声音有多种用途,特别是在演讲、交流或音乐中。声音的感知也可以用来获取环境属性的信息,如空间特征(形状,地形)和其他动物或物体的存在。例如,蝙蝠、鲸鱼和海豚利用回声定位飞行和游过障碍物并捕食猎物。船舶和潜艇使用声纳;人类接受并利用声音中感知到的空间信息。
例子
下图表表示以300米/秒的速度传播的波。
a)确定波的振幅。
b)测定波长。
c)确定频率。
d)确定期限。
a)波的幅度由从原点到波峰的距离给出:
b)波长由两个波峰或节点3之间的距离给出,即如图所示为三个“半波长”的范围,可计算如下:
c)已知传播速度和波长,可以用公式计算频率 代入方程,
d)随着期间等于频率的倒数,
无线路由器发射的电磁波频率为5.0 GHz。我们还知道,这种波在空气中的传播速度等于真空中的光速(c = 300000 km/s)。计算…的价值 波长,单位是米。
波的传播速度由: .但看到 所以,
以下是一些方程来帮助您!