Видеоучебник / Физика / Видеоуроки. Решение задач по физике. Электродинамика. / Основные формулы и методические рекомендации по решению задач на волны

Основные формулы и методические рекомендации по решению задач на волны

Урок 35. Видеоуроки. Решение задач по физике. Электродинамика.

В завершении курса, мы затронем волновые явления. Данное видео повторяет основные величины и формулы, без которых нельзя решать задачи на волновые явления.

Конспект урока "Основные формулы и методические рекомендации по решению задач на волны"

«Во всём мне хочется

дойти до самой сути...»

Борис Пастернак

Данная тема посвящена рассмотрению основных формул и методических рекомендаций по решению задач на волны.

Волна – это изменение некоторой совокупности физических величин, таких как характеристики физического поля или материальной среды, которое способно перемещаться, удаляясь от места их возникновения, или колебаться внутри ограниченных областей пространства. Говоря более простым языком, волна – это явление распространения в пространстве с течением времени изменения физической величины, переносящее с собой энергию.

Например, как известно, если качнуть поплавок на воде, то от него пойдут круги – это и есть волны, которые переносят энергию, сообщённую вами поплавку за счёт действия сил упругости.

Все волны обладают определёнными свойствами. Это поглощение, рассеяние, отражение, преломление, интерференция, дифракция, дисперсия и поляризация. Интерференция и дифракция являются доказательствами волновой природы того или иного процесса. Иными словами, если наблюдается явление дифракции или интерференции, значит, мы имеем дело с волновыми процессами.

Основными характеристиками волн являются: длина волны, частота волны и скорость волны.

Длина волны – это расстояние между двумя ближайшими друг к другу точками в пространстве, в которых колебания происходят в одинаковой фазе. Частота – это количество колебаний точки в пространстве, совершённых за единицу времени. Под скоростью волны понимается скорость её распространения, то есть, та скорость, с которой волна переносит энергию. Например, скорость электромагнитной волны в вакууме равна скорости света.

Теперь рассмотрим классификацию волн. Волны могут быть упругими или электромагнитными. Под упругими волнами понимаются механические волны, то есть, волны, распространяющиеся в жидких, твёрдых и газообразных средах за счёт действия сил упругости. Электромагнитная волна – это распространяющееся в пространстве изменение состояния электромагнитного поля. Иногда говорят «распространяющиеся в пространстве возмущения электромагнитного поля».

Кроме того, волны классифицируются на продольные и поперечные. Продольные волны возникают при колебаниях частиц параллельно направлению распространения волны (то есть, направлению её скорости). Например, звуковые волны являются продольными.

В поперечных волнах, колебания частиц происходят перпендикулярно направлению распространения волны. Например, свет является поперечной волной. Также, волны могут иметь смешанный тип, характеризующийся формой волнового фронта. Волны могут быть плоскими, сферическими, цилиндрическими и даже спиральными. Остановимся отдельно на плоской волне.

Плоская волна – это волна, волновые поверхности которой представляют собой параллельные друг другу плоскости, причём колебания происходят в направлении нормали к поверхности. Например, если взять жестяной лист за один конец и качнуть его в руках, то мы получим плоскую волну.

Сведём в таблицу основные формулы волновых явлений.

Формула	Описание формулы
	Длина волны, распространяющейся со скоростью , период колебаний которой равен .
	Скорость распространения волны длиной 𝜆 с частотой 𝜈.
	Скорость распространения электромагнитной волныв электрической среде с проницаемостью и/или магнитной среде с проницаемостью , где с – скорость света в вакууме.
	Разность фаз между колебаниями точек на расстояниях x₁ и x₂ от источника волны.
	Уравнение бегущей волны, описывающее смещение всех точек волновой поверхности в зависимости от смещения и времени , где – амплитуда колебаний, – циклическая частота, – скорость распространения волны.
	Расстояние от радиолокатора доя объекта, от которой луч радиолокатора вернулся на полотно за время t, где с – скорость света.
	Интенсивность электромагнитной волны, где – плотность энергии