Millise laine kiirus on suurim? Lainepikkus

Mida pead teadma ja oskama?

1. Lainepikkuse määramine.
Lainepikkus on kaugus lähedalasuvate punktide vahel, mis võnkuvad samades faasides.

SEE ON HUVITAV

Seismilised lained.

Seismilised lained on lained, mis levivad Maal maavärinate või mõne võimsa plahvatuse allikatest. Kuna Maa on enamasti tahke, võib sellel korraga tekkida kahte tüüpi laineid - piki- ja põiklaineid. Nende lainete kiirus on erinev: pikisuunalised levivad kiiremini kui põikisuunalised. Näiteks 500 km sügavusel on seismiliste põiklainete kiirus 5 km/s, pikisuunaliste lainete kiirus 10 km/s.

Seismiliste lainete põhjustatud maapinna vibratsioonide registreerimine ja registreerimine toimub instrumentide - seismograafide abil. Maavärina allikast levides jõuavad pikisuunalised lained kõigepealt seismilisesse jaama ja mõne aja pärast põiklained. Teades seismiliste lainete levimise kiirust maakoores ja põiklaine viiteaega, on võimalik määrata kaugus maavärina keskpunktist. Et täpsemalt teada saada, kus see asub, kasutavad nad mitme seismilise jaama andmeid.

Igal aastal registreeritakse maailmas sadu tuhandeid maavärinaid. Valdav enamus neist on nõrgad, kuid mõnda täheldatakse aeg-ajalt. mis rikuvad pinnase terviklikkust, hävitavad hooneid ja põhjustavad inimohvreid.

Maavärinate intensiivsust hinnatakse 12-pallisel skaalal.

1948 – Ašgabat – maavärin 9-12 punkti
1966 – Taškent – ​​8 punkti
1988 – Spitak – mitukümmend tuhat inimest suri
1976 – Hiina – sadu tuhandeid ohvreid

Maavärinate hävitavatele tagajärgedele on võimalik vastu seista vaid maavärinakindlate hoonete ehitamisega. Kuid millistes Maa piirkondades toimub järgmine maavärin?

Maavärinate ennustamine on hirmutav ülesanne. Selle probleemi lahendamisega tegelevad paljud uurimisinstituudid paljudes riikides üle maailma. Meie Maa sees olevate seismiliste lainete uurimine võimaldab meil uurida planeedi süvastruktuuri. Lisaks aitab seismiline uuring avastada nafta ja gaasi kogunemiseks soodsaid piirkondi. Seismilisi uuringuid ei tehta mitte ainult Maal, vaid ka teistel taevakehadel.

1969. aastal paigutasid Ameerika astronaudid Kuule seismilised jaamad. Igal aastal registreerisid nad 600–3000 nõrka kuuvärinat. 1976. aastal paigaldati Marsile kosmoseaparaadi Viking (USA) abiga seismograaf.

TEE SEDA ISE

Lained paberil.

Helitoru abil saate teha palju katseid.
Kui paned näiteks laual lebavale pehmele aluspinnale paksu heleda paberilehe, puistad peale kihi kaaliumpermanganaadi kristalle, asetad lehe keskele vertikaalselt klaastoru ja ergutad selles hõõrdumise teel vibratsiooni. , siis kui heli ilmub, hakkavad kaaliumpermanganaadi kristallid liikuma ja moodustavad ilusaid jooni. Toru peaks puudutama lehe pinda ainult kergelt. Lehele ilmuv muster sõltub toru pikkusest.

Toru ergastab paberilehes vibratsiooni. Seisulaine moodustub paberilehes, mis on kahe liikuva laine interferentsi tulemus. Võnkutoru otsast tekib ringlaine, mis peegeldub paberi servalt faasi muutmata. Need lained on koherentsed ja segavad, jaotades paberil olevad kaaliumpermanganaadi kristallid veidrateks mustriteks.

LÖÖKILAINEST

Lord Kelvin ütles oma loengus "On Ship Waves":
"...ühe avastuse tegi tegelikult hobune, kes tõmbas Glasgow vahel iga päev paati mööda köit
ja Ardrossan. Ühel päeval tormas hobune ja juht, olles tähelepanelik inimene, märkas, et kui hobune saavutas teatud kiiruse, muutus paati tõmbamine selgelt lihtsamaks.
ja tema selja taha ei jäänud lainejälge."

Selle nähtuse seletus on see, et paadi kiirus ja laine kiirus, mida paat jões ergastab, langesid kokku.
Kui hobune jookseks veelgi kiiremini (paadi kiirus oleks suurem kui laine kiirus),
siis tekiks paadi taha lööklaine.
Täpselt samamoodi toimub ka ülehelikiirusega lennuki lööklaine.

> Lainepikkus, sagedus kiiruse suhtes

Iseloomulik lained – pikkus, kiirus ja sagedus. Siit saate teada, mis on lainegraafiku sagedus, faasi- ja rühmakiirus, laine levik ja amplituud.

Laineid iseloomustavad sagedus, pikkus ja amplituud. Samuti on kahte tüüpi kiirusi: faas ja rühm.

Õppeeesmärk

• Mõelge lainete peamistele iseloomulikele omadustele.

Põhipunktid

• Lainepikkus on ruumiline periood.
• Sagedus – tsüklite arv ajavahemikus. Ei saa segada nurgasagedusega.
• Faasi kiirust saab määratleda pikkuse ja sageduse korrutisena.

Tingimused

• Laine kiirus on kiiruse absoluutne mõõt, millega laine mis tahes sageduskomponendi faas läbib.
• Sagedus on perioodiliste nähtuste arvu suhe ajavahemikku: f = n/t.

Näide

Kui arvestada nähtavat valgust, saame seda kujutada elektromagnetlainena. Seda esindavad keskkonnas nihkuvad elektri- ja magnetväljad. Sagedus on määratletud värvina: 4 × 10 14 Hz (punane), 8 × 10 14 Hz (lilla) ja kõik muu vahepealne. Lainepikkus eksisteerib pöördvõrdeliselt sagedusega: mida kõrgem on sagedus, seda lühem on pikkus.

Lainete omadused

Laineid iseloomustavad nende omadused. Amplituud tähistab poolt kaugust harjast nõguni. Samuti võite märgata lainepikkust - ruumilist perioodi (harjast harjani), mida tähistatakse tähega λ.

Sagedus – teatud aja jooksul läbitud tsüklite arv. Valemi kujul:

Punane laine on varustatud madala sagedusega siinusega, mistõttu täheldatakse vähe tsüklite kordusi. Kuid violetsel on kõrge sagedus. Pange tähele, et aeg pikeneb horisontaalselt

f = 1/T (T on võnkeperiood).

Sagedus ja lainepikkus võivad olla omavahel seotud ka laine "kiiruse" suhtes. Saame:

v = fλ (v on lainekiirus või faasikiirus, millega lainefaas ruumis levib).

Samuti on olemas laine rühma kiirus, mis on kiirus, millega laine amplituudide üldine kuju (modulatsioon või laine mähis) levib läbi ruumi.

Enne sind on laine rühma (positiivse) ja faasi (negatiivse) kiirusega, mis liigub erinevates suundades

Absoluutselt kõik siin maailmas toimub teatud kiirusega. Kehad ei liigu hetkega, see võtab aega. Lained pole erand, olenemata sellest, millises keskkonnas nad levivad.

Laine levimise kiirus

Kui visata kivi järve vette, ei jõua tekkivad lained kohe kaldale. Lainetel kulub teatud vahemaa läbimiseks aega, seetõttu saame rääkida laine levimise kiirusest.

Laine kiirus sõltub keskkonna omadustest, milles see levib. Ühest keskkonnast teise liikudes muutub lainete kiirus. Näiteks kui vibreeriv raudleht sisestada oma otsaga vette, kattub vesi väikeste lainete lainetega, kuid nende levimise kiirus on väiksem kui raudplekil. Seda on lihtne kontrollida isegi kodus. Lihtsalt ärge lõigake end vibreerivale raualehele...

Lainepikkus

On veel üks oluline omadus: lainepikkus. Lainepikkus on kaugus, mille üle laine levib ühe võnkeliikumise perioodi jooksul. Graafiliselt on seda lihtsam mõista.

Kui visandate laine pildi või graafiku kujul, on lainepikkuseks kaugus laine lähimate harude või süvendite vahel või mis tahes teiste samas faasis olevate laine lähimate punktide vahel.

Kuna lainepikkus on selle läbitud vahemaa, saab selle väärtuse, nagu iga teise vahemaa, leida, korrutades läbimise kiiruse ajaühiku kohta. Seega on lainepikkus otseselt võrdeline laine levimise kiirusega. Otsi Lainepikkust saab kasutada järgmise valemiga:

kus λ on lainepikkus, v on laine kiirus ja T on võnkeperiood.

Ja võttes arvesse, et võnkeperiood on pöördvõrdeline samade võnkumiste sagedusega: T=1⁄υ, saame järeldada seos laine levimiskiiruse ja võnkesageduse vahel:

v=λυ .

Võnkesagedus erinevates keskkondades

Lainete võnkesagedus ühest keskkonnast teise liikudes ei muutu. Näiteks sundvõnkumiste sagedus langeb kokku allika võnkesagedusega. Võnkesagedus ei sõltu levikeskkonna omadustest. Ühest keskkonnast teise liikudes muutub ainult lainepikkus ja selle levimise kiirus.

Need valemid kehtivad nii rist- kui ka pikisuunaliste lainete puhul. Kui pikisuunalised lained levivad, on lainepikkuseks kaugus kahe lähima punkti vahel, millel on sama venitus või kokkusurumine. See kattub ka laine läbitud vahemaaga ühel võnkeperioodil, nii et valemid on sel juhul täiesti sobivad.

LAINEPIKKUS

LINEKIIRUS

Mida peaksite teadma ja oskama?

1. Lainepikkuse määramine.
Lainepikkus on kaugus lähedalasuvate punktide vahel, mis võnkuvad samades faasides.
2.Lainet iseloomustavad kogused:
lainepikkus, laine kiirus, võnkeperiood, võnkesagedus.
SI ühikud:
lainepikkus [lambda] = 1 m
laine levimiskiirus [v] = 1m/s
võnkeperiood [T] = 1 s
vibratsiooni sagedus [nu] = 1 Hz
3.Arvutusvalemid

4. Oskama näidata graafiliselt lainepikkus (piki- ja põiklainete jaoks).

VEEL MÄNGUASJA
NUTIKULE JA UUDIMISLIKULE

Tunne ennast teadusfüüsik- Klõpsake

SEE ON HUVITAV!

Seismilised lained.

Seismiline lained on lained, mis levivad Maal maavärinate või mõne võimsa plahvatuse allikatest. Kuna Maa on enamasti tahke, võib sellel korraga tekkida kahte tüüpi laineid - piki- ja põikisuunaline. Nende lainete kiirus on erinev: pikisuunalised levivad kiiremini kui põikisuunalised. Näiteks 500 km sügavusel on põiksuunaliste seismiliste lainete kiirus 5 km/s ja kiirus pikilained - 10 km/s.
Seismiliste lainete põhjustatud maapinna vibratsioonide registreerimine ja registreerimine toimub instrumentide - seismograafide abil. Maavärina allikast levivad esimesed, kes seismilise jaama saabuvad pikisuunalised lained, ja mõne aja pärast - põiki. Teades seismiliste lainete levimise kiirust maakoores ja põiklaine viivitusaega, saab määrata kaugus maavärina keskpunktist. Et täpsemalt teada saada, kus see asub, kasutavad nad mitme seismilise jaama andmeid.
Igal aastal sadu tuhandeid maavärinaid. Valdav enamus neist on nõrgad, kuid mõnda täheldatakse aeg-ajalt. mis rikuvad pinnase terviklikkust, hävitavad hooneid ja põhjustavad inimohvreid.

Tunni jooksul saab iseseisvalt uurida teemat „Lainepikkus. Laine levimise kiirus." Selles õppetükis saate teada lainete eripäradest. Kõigepealt saate teada, mis on lainepikkus. Vaatame selle määratlust, selle määramist ja mõõtmist. Seejärel vaatame lähemalt ka laine levimise kiirust.

Alustuseks meenutagem seda mehaaniline laine on vibratsioon, mis levib aja jooksul elastses keskkonnas. Kuna tegemist on võnkumisega, on lainel kõik võnkumisele vastavad omadused: amplituud, võnkeperiood ja sagedus.

Lisaks on lainel oma eripärad. Üks neist omadustest on lainepikkus. Lainepikkust tähistatakse kreeka tähega (lambda või nad ütlevad "lambda") ja seda mõõdetakse meetrites. Loetleme laine omadused:

Mis on lainepikkus?

lainepikkus - see on väikseim vahemaa sama faasiga vibreerivate osakeste vahel.

Riis. 1. Lainepikkus, laine amplituud

Pikilaines on lainepikkusest raskem rääkida, sest seal on palju keerulisem vaadelda osakesi, mis sooritavad samu vibratsioone. Kuid on ka omadus - lainepikkus, mis määrab kauguse kahe sama vibratsiooni teostava osakese, sama faasiga vibratsiooni vahel.

Samuti võib lainepikkuseks nimetada vahemaad, mille laine läbib osakese ühe võnkeperioodi jooksul (joonis 2).

Riis. 2. Lainepikkus

Järgmine tunnus on laine levimise kiirus (või lihtsalt laine kiirus). Laine kiirus tähistatakse samamoodi nagu mis tahes muud kiirust, tähega ja mõõdetakse . Kuidas selgelt selgitada, mis on lainekiirus? Lihtsaim viis seda teha on kasutada ristlainet näitena.

Põiklaine on laine, milles häired on orienteeritud selle levimissuunaga risti (joonis 3).

Riis. 3. Põiklaine

Kujutage ette kajakat, kes lendab üle laineharja. Selle lennukiirus üle harja on laine enda kiirus (joonis 4).

Riis. 4. Lainekiiruse määramiseks

Laine kiirus sõltub sellest, milline on keskkonna tihedus, millised on selle keskkonna osakeste vastasmõju jõud. Paneme kirja lainekiiruse, lainepikkuse ja laineperioodi seosed: .

Kiirust saab defineerida kui lainepikkuse, laine ühes perioodis läbitud vahemaa suhet keskkonna osakeste vibratsiooni perioodi, milles laine levib. Lisaks pidage meeles, et periood on sagedusega seotud järgmise seosega:

Siis saame seose, mis ühendab kiiruse, lainepikkuse ja võnkesageduse: .

Teame, et laine tekib välisjõudude toimel. Oluline on märkida, et kui laine läheb ühest keskkonnast teise, muutuvad selle omadused: lainete kiirus, lainepikkus. Kuid võnkesagedus jääb samaks.

Bibliograafia

1. Sokolovitš Yu.A., Bogdanova G.S. Füüsika: teatmeteos probleemide lahendamise näidetega. - 2. väljaande ümberjaotus. - X.: Vesta: kirjastus "Ranok", 2005. - 464 lk.
2. Perõškin A.V., Gutnik E.M., Füüsika. 9. klass: üldhariduse õpik. institutsioonid / A.V. Perõškin, E.M. Gutnik. - 14. väljaanne, stereotüüp. - M.: Bustard, 2009. - 300 lk.

1. Interneti-portaal "eduspb" ()
2. Interneti-portaal "eduspb" ()
3. Interneti-portaal “class-fizika.narod.ru” ()

Kodutöö