Чем волна отличается от колебания

Разница между волной и колебаниями

Волны и колебания – обычные явления в окружающем мире. Рассмотрим, что они собой представляют и чем отличается волна от колебаний.

Определение

Волна – возмущение, возникшее в какой-либо среде и распространяющееся в ней со временем.

Колебания – движения возвратно-поступательного характера, совершаемые некоторым телом или частицами.

Сравнение

И в том и в другом случае происходит процесс перемещения. Но отличие волны от колебаний заключается в характере такого движения. Волне свойственно распространение на определенное расстояние относительно места ее возникновения. При этом наблюдается чередование максимальных и минимальных параметров (например, плотности или температуры). В геометрическом изображении такого явления присутствуют гребни и понижения.

Волна может возникать в разных средах. Ее легко увидеть, например, бросив в воду тяжелый предмет. В толще земли действуют сейсмические волны, в воздухе – световые. Характерным свойством подобных возмущений, какова бы ни была их природа, является перемещение энергии из одной зоны в другую. Вещество же при этом, как правило, не переносится, хотя такой вариант не исключен.

Тем временем при колебаниях отсутствует протяженное перемещение энергии. Здесь происходит переход последней то в одну, то в другую форму. Сам процесс осуществляется в ограниченном пространстве и характеризуется периодически повторяющимся изменением того состояния системы, которое она принимает относительно точки равновесия. При механических колебаниях наблюдается перемещение вещества (маятник, качели, груз на пружине). При электромагнитных – передвигаются только частицы. В последнем случае примером будет процесс, происходящий в колебательном контуре.

Стоит отметить, что обсуждаемые явления не рассматриваются полностью изолированными друг от друга. Волну можно образно представить как «растянутое» колебание, в котором, при чередовании фаз, действует уже не одна материальная точка, а множество таких взаимосвязанных элементов.

Лучше понять, в чем разница между волной и колебаниями, поможет и следующий пример. Представим, что тело в механической системе под действием силы выводится из равновесия. Возникает движение объекта с постоянной сменой направления, или колебание. В процесс вовлекается окружающая среда. Вещество в ней начинает сжиматься и разряжаться. Возмущение распространяется с определенной скоростью все дальше от источника. Такой процесс уже является волновым.

Похожие статьи

(3 оценок, среднее: 3,00 из 5)

Чем отличаются колебания от волн?

Из этого видеоурока учащиеся узнают, что называют колебаниями. Выяснят, чем отличается колебательное движение от других видов движений. Узнают, что такое механическая волна. А также познакомятся с основными характеристиками механических колебаний и волн.

В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам

Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет.

Получите невероятные возможности

1. Откройте доступ ко всем видеоурокам комплекта.

2. Раздавайте видеоуроки в личные кабинеты ученикам.

3. Смотрите статистику просмотра видеоуроков учениками.
Получить доступ

Конспект урока «Чем отличаются колебания от волн?»

Многие завораживающие движения вокруг нас повторяются снова и снова. Наша жизнь наполнена повторяющимися циклами: от ежедневного движения Солнца по небосводу до волнистой ряби на поверхности озера в дождливый день. Эти циклы, управляемые законами физики, неуклонно сопровождают наше путешествие сквозь пространство и время. Некоторые из этих циклов организуют нашу жизнь в силу необходимости или традиции, в то время как другими можно просто любоваться.

Примерами таких циклов могут служить колебания и волны, которые широко распространены в нашем мире: колеблются ветки деревьев и трава во время ветра, колеблется корабль на волнах, крылья птиц и так далее. Однако при всём разнообразии колебательных движений у всех них есть одна важная особенность: через определённый промежуток времени движение любого из этих тел повторяется.

Процесс, при котором какая-либо физическая величина, характеризующая этот процесс, последовательно изменяется то в одну, то в другую сторону около некоторого своего среднего значения называется механическим колебанием.

Давайте посмотрим, как происходят колебания на примере небольшого металлического шарика, подвешенного на нити. Итак, вначале наш шарик находится в положении равновесия и не двигается. Отклоним его на некоторый угол и отпустим. Как мы помним, самое любимое состояние тел — это покой.

Поэтому шарик начнёт двигаться к своему положению равновесия, набирая скорость. Но дойдя до положения равновесия шарик не остановится в нём, а вследствие инерции продолжит движение. Но теперь его скорость уменьшается. Дойдя до верхней точки, которая, обратите внимание, расположена примерно на той же высоте, с которой мы отпустили шарик, шарик на мгновение остановиться. А затем начнёт двигаться в обратном направлении (под действием всё той же возвращающей силы) пока не вернётся в точку начала движения. И если силы сопротивления будут отсутствовать, то движение шарика туда-сюда будет повторяться бесконечно долго. Такие колебания в физике принято называть свободными колебаниями.

Если же в процессе колебаний физические величины, характеризующие колебательное движение, повторяются через равные промежутки времени, то такие колебания называют ещё и периодическими.

Конечно же свободно колеблющиеся тела всегда взаимодействуют с другими телами (например, наш шарик взаимодействует с ниткой и Землёй) и вместе с ними образуют систему тел, которую принято называть механической колебательной системой.

Так что же необходимо, чтобы в системе могли возникнуть и существовать свободные колебания?

Прежде всего, в колебательной системе необходимо наличие положения устойчивого равновесия.

Во-вторых, тело, которое у нас будет совершать колебания, должно обладать избыточной механической энергии по сравнению с его энергией в положении устойчивого равновесия.

В-третьих, при выведении тела из положения равновесия в системе должна действовать сила, способная вернуть тело в положение равновесия — возвращающая сила.

И конечно же, чтобы колебания продолжались, избыточная энергия, которую мы сообщаем телу, не должна быть полностью израсходована на преодоление сил сопротивления.

Мы с вами как-то говорили о том, что для упрощённого изучения тех или иных явлений в физике часто пользуются моделями. Для колебательных систем такими моделями являются маятники. Маятник — это любое твёрдое тело, которое совершает под действием приложенных сил колебания около неподвижной точки или вокруг оси́.

Существует несколько видов маятников. Но чаще всего мы встречаем:

пружинный маятник, который представляет собой груз, прикреплённый к пружине. Такая система может совершать колебания вдоль горизонтальной или вертикальной оси;

и нитяной маятник — шарик, подвешенный на нити, способный совершать колебательное движение.

Ещё одним известным маятником является колыбель Ньютона. Этот маятник был изобретён английским актёром Саймоном Пребблом в 1967 году, для наглядной демонстрации закона сохранения импульса.

А в 1851 году француз Леон Фуко для доказательства суточного вращения Земли изобрёл маятник, способный изменять плоскость своих колебаний. В последствие этот маятник назвали в честь его изобретателя маятником Фуко.

А теперь давайте посмотрим вот на эти два маятника. Чем отличаются их колебания? Правильно, один колеблется с большим размахом, чем второй. При этом, обратите внимание, что время совершения одного полного колебания у этих маятников одинаковое, так как одинаковы их длины нитей.

В физике время, за которое маятник совершает одно полное колебание, называется периодом колебаний.

Чтобы его определить, нужно время, за которое маятник совершает некоторое число колебаний, разделить на число этих колебаний:

Как вы, наверное, догадались, единицей измерения периода в СИ является одна секунда.

Наибольшее по модулю отклонение колеблющегося тела от положения равновесия называют амплитудой колебаний. Она зависит только от того, на сколько тело было отведено от положения равновесия перед тем, как его предоставили самому себе. Обозначаю амплитуду буквой А, а измеряют в метрах.

А теперь давайте посмотрим на эти два маятника. Чем они отличаются. Правильно, более длинный маятник колеблется медленнее, чем маятник, подвешенный на короткой нити. Говорят, что они колеблются с разной частотой. Частотой колебаний называется количество полных колебаний, совершённых телом за единицу времени.

Частота колебаний определяется отношением числа полных колебаний ко времени, за которое эти колебания были совершены. Обозначается частота греческой буквой ν. А единицей её измерения в СИ является одно колебание в секунду:

Давайте посмотрим на ещё одну интересную особенность колебаний нитяного маятника. Вот у нас есть две одинаковые нити. Подвесим к одной из них небольшой пластмассовый шарик, а ко второй — массивный металлический шар. Теперь отклоним шары на одинаковый угол и отпустим. Не трудно заметить, что после установления колебаний, маятники колеблются с одинаковой частотой. То есть, период колебаний нитяного маятника не зависит от массы груза.

Аналогичными опытами мы можем показать, что период колебаний пружинного маятника зависит от жёсткости пружины и массы груза.

Необходимо отметить, что колебания полностью подчиняются закону сохранения энергии. Для простоты рассуждений представим себе маятник, находящийся в идеальном мире без трения. В положении равновесия его потенциальная энергия равна нулю. Сместим грузик на небольшое расстояние, тем самым сообщив колебательной системе потенциальную энергию (то есть создадим условия для начала колебаний). Когда грузик начнёт двигаться к своему положению равновесия, потенциальная энергия системы начнёт уменьшаться. Однако при этом будет увеличиваться скорость груза и, как следствие, его кинетическая энергия.

В момент, когда маятник будет проходить положение равновесия, его потенциальная энергия обращается в ноль, а кинетическая энергия достигает своего максимума. Дальше маятник движется по инерции с уменьшающейся скоростью. Следовательно, его кинетическая энергия уменьшается, а потенциальная, наоборот, растёт. Когда смещение грузика снова становится наибольшим, его кинетическая энергия полностью переходит в потенциальную. То есть, при колебаниях периодически происходит переход потенциальной энергии в кинетическую и обратно.

Конечно же реальные колебания практически всегда происходят в какой-либо среде: в воздухе, воде и тому подобное. Поэтому колебательная система может отдавать энергию частицам среды, непосредственно прилегающим к ней, вызывая их вынужденные колебания. Вследствие такого взаимодействия колебательное движение начинает передаваться от одной частицы среды к другой, и колебательный процесс начинает распространяться в среде.

Так вот, процесс распространения колебаний в среде, который сопровождается передачей энергии от одной точки среды к другой, называется механической волной.

Все из вас видели волны на воде. Взяли камень, бросили его в воду. И вот в месте падения камня идут круги по воде. Это и есть волны. Но знаете, что интересно? Если на пути такой волны поставить обычный поплавок, то он начнёт колебаться вверх-вниз, при этом оставаясь практически на месте.

Из такого простого наблюдение вытекает одно из важнейших свойств волн: при возбуждении волны происходит процесс распространения колебаний, но не перенос вещества.

А как образуется волна? Ответим на этот вопрос, используя модель из цепочки шариков, связанных нитью. Заставим первый шарик совершать колебания. При его смещении в нити возникнут силы упругости, которые заставят второй шарик следовать за первым. Это приводит к возникновению сил упругости в нити между шариками вторым и третьим шариком и так далее. Однако на возникновение этих сил требуется некоторое время. Поэтому второй шарик начнёт свои колебания позже первого. Третий шарик — позднее второго и так далее. Таким образом, благодаря силам взаимодействия каждый шарик в цепочке будет повторять движение первого, но с некоторым запаздыванием. И чем дальше от источника колебаний будет находиться шарик, тем больше будет это запаздывание. Вот примерно так и происходит распространение колебаний в пространстве.

В зависимости от того, в каком направлении происходят колебания частиц по отношению к направлению, в котором распространяется волна, выделяют продольные и поперечные волны.

Поперечной называют волну, если частицы среды совершают колебания в направлении, перпендикулярном к направлению распространения волны. Интересно, что такие волны могут возникать только в твёрдых телах.

А продольной волной называют волну, в которой частиц среды колеблются вдоль направления распространения волны. Такие волны уже могут распространяться в любых средах — твёрдых, жидких и газообразных.

Так как волна — это процесс распространения колебаний, то ей присущи все характеристики, которые соответствуют колебательному движению: амплитуда, период и частота.

Кроме того, мы видели, что возмущение, создаваемое колеблющимся телом в среде, передаётся от точки к точке не мгновенно, а с определённой скоростью, называемой скоростью волны.

Скорость распространения волн зависит от среды, в которой они распространяются. Так, например, вы знаете, что в твёрдых телах силы взаимодействия частиц достаточно велики, а сами частицы расположены близко друг к другу. Поэтому скорость распространения волны в твёрдых телах будет самой высокой.

Попробуйте самостоятельно ответить, в какой среде скорость волны будет самой маленькой?

Также для характеристики волн применяют понятие «длина волны». Так называют расстояние, на которое распространяется колебательный процесс в среде за время, равное периоду колебаний её частиц. Также длиной волны называют и расстояние между двумя ближайшими точками, колебания которых происходят одинаково.

Длину волны обозначают греческой буквой λ. А её основной единицей в СИ является метр.

— Так в чём же главные отличия колебаний от волн? Ведь и в том, и в другом случае происходит процесс перемещения?

Действительно, это так. Но отличие волны от колебаний заключается в характере такого движения. Волне свойственно распространение на определённое расстояние относительно места её возникновения. При этом, происходит перенос энергии из одной точки пространства в другую. Вещество же при этом, как правило, не переносится.

Тем временем при колебаниях отсутствует протяжённое перемещение энергии. Здесь происходит переход последней то в одну, то в другую форму. А сам процесс осуществляется в ограниченном пространстве. При этом в механических колебаниях наблюдается перемещение вещества.

Таким образом видим, что для того, чтобы хорошо понимать науку, нужно уметь обобщать. Ведь природа не изобретает новые физические механизмы для каждой новой ситуации. И человек, который хочет мыслить научно, не должен открывать Америку всякий раз, когда сталкивается с новым проявлением знакомых физических законов. Подход «если видел одного, значит, видел всех» можно применить ко многим научным проблемам.

Чем отличается колебание от волны?

Колебания — возвратно-поступательное движение материальных тел, частиц среды, частей тел. Колебание маятника, колебания струн, электромагнитные колебания в контуре, колебания частиц, из которых состоят жидкости и газы. При механическом колебании вещество перемещается, но не распространяется. При электромагнитном колебании вещество не перемещается.

Волна — процесс переноса (т. е. распространения) энергии, осуществяляемый при помощи колебаний. Звуковая волна (в газе, жидкости или твёрдом теле) , электромагнитная волна (в частности, радиоволна, свет) , волна на поверхности жидкости,
сейсмическая волна.

Остальные ответы
Частотой отличается .

И в случае волны тоже. Однако колебания бывают не только волнообразными, но и возвратно-поступательными, например.

Принципиальное отличие колебаний от волн: при колебаниях не происходит переноса энергии, это, так сказать, «местные» преобразования энергии.
Независимо от природы волны перенос энергии осуществляется без переноса вещества; последнее может возникнуть лишь как побочный эффект. Перенос энергии — принципиальное отличие волн от колебаний, в которых происходит, лишь «местные» преобразования энергии. Волны же, как правило, способны удаляться на значительные расстояния от места своего возникновения. По этой причине волны иногда называют «колебанием, оторвавшимся от излучателя» .

Волна – возмущение, возникшее в какой-либо среде и распространяющееся в ней со временем.

Колебания – движения возвратно-поступательного характера, совершаемые некоторым телом или частицами.

Колебание отличается от волны тем, что любые колебания создаются какими-либо физическими объектами. Физический объект в заданной области пространства, возбуждающий. колебания в окружающем пространстве, называют источником колебаний. При распространении колебаний в пространстве на выходе получаем волны несущие с собой энергию. То есть, волна являются произведением колебания. Колебание можно наблюдать на нижней анимированной 3 и 4 картинке, где шарик перемещается в верх и в низ (это колебание), при этом, колебание создаёт кривую линию перемещаемую продольно (это волна). 1-я картинка это волна. 2-я картинка это (тела) физические объекты создаваемые колебания.

КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ

КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ. Колебаниями называются процессы, при которых движения или состояния системы регулярно повторяются во времени. Наиболее наглядно демонстрирует колебательный процесс качающийся маятник, но колебания свойственны практически всем явлениям природы. Колебательные процессы характеризуются следующими физическими величинами.

Также по теме:
РЕНТГЕНОВСКИЕ ЛУЧИ

Период колебаний Т – промежуток времени, через который состояние системы принимают одинаковые значения: u(t + T) = u(t).

Частота колебаний n или f – число колебаний в 1 секунду, величина, обратная периоду: n = 1/Т. Измеряется в герцах (Гц), имеет размерность с –1 . Маятник, совершающий одно качание в секунду, колеблется с частотой 1 Гц. В расчетах нередко используют круговую, или цикличную частоту w = 2 pn .

Также по теме:

Фаза колебаний j – величина, показывающая, какая часть колебания прошла с начала процесса. Измеряется в угловых величинах – градусах или радианах.

Амплитуда колебаний А – максимальное значение, которое принимает колебательная система, «размах» колебания.

Также по теме:
ФУРЬЕ, ЖАН БАТИСТ ЖОЗЕФ

Периодические колебания могут иметь самую разную форму, но наибольший интерес представляют так называемые гармонические, или синусоидальные колебания. Математически они записываются в виде

u(t) = A sin j = A sin( w t + j 0),

где A – амплитуда, j – фаза, j 0 – ее начальное значение, w – круговая частота, t – аргумент функции, текущее время. В случае строго гармонического, незатухающего колебания, величины А, w и j 0 не зависят от t.

Любое периодическое колебание самой сложной формы может быть представлено в виде суммы конечного числа гармонических колебаний, а непериодическое (например, импульс) – бесконечным их количеством (теорема Фурье).

Система, выведенная из равновесия и предоставленная сама себе, совершает свободные, или собственные колебания, частота которых определяется физическими параметрами системы. Собственные колебания также могут быть представлены в виде суммы гармонических, так называемых нормальных колебаний, или мод.

Возбуждение колебаний может происходить тремя путями. Если на систему действует периодическая сила, меняющаяся с частотой f (маятник раскачивают периодическими толчками), система будет колебаться с этой – вынужденной – частотой. Когда частота вынуждающей силы f равна или кратна частоте собственных колебаний системы n , возникает резонанс – резкое возрастание амплитуды колебаний.

Если параметры системы (например, длину подвеса маятника) периодически изменяют, происходит параметрическое возбуждение колебаний. Оно наиболее эффективно, когда частота изменения параметра системы равна ее удвоенной собственной частоте: f_пар = 2 n соб.

Если колебательные движения возникают самопроизвольно (система «самовозбуждается»), говорят о возникновении автоколебаний, имеющих сложный характер.

Во время колебательных процессов происходит периодическое превращение потенциальной энергии системы в кинетическую. Например, отклонив маятник в сторону и, следовательно, подняв его на высоту h, ему сообщают потенциальную энергию mgh. Она полностью переходит в кинетическую энергию движения mv 2 /2, когда груз проходит положение равновесия и скорость его максимальна. Если при этом происходит потеря энергии, колебания становятся затухающими.

В физике отдельно рассматриваются колебания механические и электромагнитные – связанные колебания электрического и магнитного поля (свет, рентгеновское излучение, радио). В пространстве они распространяются в форме волн.

Волной называется возмущение (изменение состояния среды), которое распространяется в пространстве и несет энергию, не перенося вещества. Наиболее часто встречаются упругие волны, волны на поверхности жидкости и электромагнитные волны. Упругие волны могут возбуждаться только в среде (газе, жидкости, твердом теле), а электромагнитные волны распространяются и в вакууме.

Если возмущение волны направлено перпендикулярно направлению ее распространения, волна называется поперечной, если параллельно – продольной. К поперечным относятся волны, бегущие по поверхности воды и вдоль струны, а также электромагнитные волны – векторы напряженности электрического и магнитного полей перпендикулярны вектору скорости волны. Типичный пример продольной волны – звук.

Уравнение, описывающее волну, можно вывести из выражения для гармонических колебаний. Пусть в какой-то точке среды происходит периодическое движение по закону А = A₀ sin w t. Это движение будет передаваться от слоя к слою – по среде побежит упругая волна. Точка, находящаяся на расстоянии x от точки возбуждения, станет совершать колебательные движения, отставая на время t, необходимое для прохождения волной расстояния х: t = x/c, где c – скорость волны. Поэтому законом ее движения будет

A_x = A₀ sin w (t – x/c),

или, так как w = 2 p /T, где T — период колебаний,

A_x = A₀ sin 2 p (t/T – x/cT).

Это – уравнение синусоидальной, или монохроматической волны, распространяющейся со скоростью с в направлении х. Все точки волны в момент времени t имеют разные смещения. Но ряд точек, отстоящих на расстояние cT одна от другой, в любой момент времени смещены одинаково (т.к. аргументы синусов в уравнении отличаются на 2 p и, следовательно, их значения равны). Это расстояние и есть длина волны l = сТ. Она равна пути, который проходит волна за один период колебания.

Фазы колебаний двух точек волны, находящихся на расстоянии D х одна от другой, отличаются на Dj = 2 p D х/ l , и, следовательно, на 2 p при расстоянии, кратном длине волны. Поверхность, во всех точках которой волна имеет одинаковые фазы, называется волновым фронтом. Распространение волны происходит перпендикулярно ему, поэтому оно может рассматриваться как движение волнового фронта в среде. Точки волнового фронта формально считают фиктивными источниками вторичных сферических волн, при сложении дающих волну исходной формы (принцип Гюйгенса-Френеля).

Скорость смещения элементов среды меняется по тому же закону, что и само смещение, но со сдвигом по фазе на p /2: скорость достигает максимума, когда смещение падает до нуля. То есть волна скоростей сдвинута относительно волны смещений (деформаций среды) по времени на Т/4, а в пространстве на l /4. Волна скоростей несет кинетическую энергию, а волна деформаций – потенциальную. Энергия все время переносится в направлении распространения волны +х со скоростью с.

Введенная выше скорость с отвечает распространению только бесконечной синусоидальной (монохроматической) волны. Она определяет скорость перемещения ее фазы j и называется фазовой скоростью с_ф. Но на практике гораздо чаще встречаются как волны более сложной формы, так и волны, ограниченные во времени (цуги), а также совместное распространение большого набора волн разной частоты (например, белый свет). Подобно сложным колебаниям, волновые цуги и негармонические волны могут быть представлены в виде суммы (суперпозиции) синусоидальных волн разных частот. Когда фазовые скорости всех этих волн одинаковы, то вся их группа (волновой пакет) движется с одной скоростью. Если же фазовая скорость волны зависит от ее частоты w , наблюдается дисперсия – волны различных частот идут с разной скоростью. Нормальная, или отрицательная дисперсия тем больше, чем выше частота волны. За счет дисперсии, например, луч белого света в призме разлагается в спектр, в каплях воды – в радугу. Волновой пакет, который можно представить как набор гармонических волн, лежащих в диапазоне w 0 ± Dw , из-за дисперсии расплывается. Его форма – огибающая амплитуд компонент цуга – искажается, но перемещается в пространстве со скоростью v_гр, называемой групповой скоростью. Если при распространении волнового пакета максимумы волн, его составляющих, движутся быстрее огибающей, фазовая скорость сигнала выше групповой: с_ф > v_гр. При этом в хвостовой части пакета за счет сложения волн возникают все новые максимумы, которые передвигаются вперед и пропадают в его головной части. Примером нормальной дисперсии служат среды, прозрачные для света – стекла и жидкости.

В ряде случаев наблюдается также аномальная (положительная) дисперсия среды, при которой групповая скорость превышает фазовую: v_гр > с_ф, причем возможна ситуация, когда эти скорости направлены в противоположные стороны. Максимумы волн появляются в головной части пакета, перемещаются назад и исчезают в его хвосте. Аномальная дисперсия наблюдается, например, при движении очень мелких (так называемых капиллярных) волн на воде (v_гр = 2с_ф).

Все методы измерения времени и скорости распространения волн, базирующиеся на запаздывании сигналов, дают групповую скорость. Именно ее учитывают при лазерной, гидро- и радиолокации, зондировании атмосферы, в системах радиоуправления и т.п.

При распространении волн в среде происходит их поглощение – необратимый переход энергии волны в другие ее виды (в частности – в теплоту). Механизм поглощения волн разной природы различен, но поглощение в любом случае приводит к ослаблению амплитуды волны по экспоненциальному закону: А₁/А₀ = е a , где a – так называемый логарифмический декремент затухания. Для звуковых волн, как правило, a ~ w 2: высокие звуки поглощаются значительно сильнее низких. Поглощение света – падение его интенсивности I – происходит по закону Бугера I = I₀exp(–k _l l), где exp(x) = e x , k _l – показатель поглощения колебания с длиной волны l , l – путь, пройденный волной в среде.

При сложении волн, разность фаз которых постоянна (см. КОГЕРЕНТНОСТЬ) возникает устойчивая картина интенсивности суммарных колебаний – интерференция. Отражение волны от стенки равносильно сложению двух волн, идущих навстречу одна другой с разностью фаз p . Их суперпозиция создает стоячую волну, в которой через каждую половину периода Т/2 лежат неподвижные точки (узлы), а между ними – точки, колеблющиеся с максимальной амплитудой А (пучности).

Волна, падающая на препятствие или проходящая сквозь отверстие, огибает их края и заходит в область тени, давая картину в виде системы полос. Это явление называется дифракцией; оно становится заметным, когда размер препятствия (диаметр отверстия) D сравним с длиной волны: D ~ l .

В поперечной волне может наблюдаться явление поляризации, при котором возмущение (смещение в упругой волне, векторы напряженности электрического и магнитного полей в электромагнитной) лежит в одной плоскости (линейная поляризация) или вращается (круговая поляризация), меняя при этом интенсивность (эллиптическая поляризация).

При движении источника волн навстречу наблюдателю (или, что то же самое – наблюдателя навстречу источнику) наблюдается повышение частоты f, при удалении – понижение (эффект Доплера). Это явление можно наблюдать возле железнодорожного пути, когда мимо проносится локомотив с сиреной. В тот момент, когда он оказывается рядом с наблюдателем, происходит заметное понижение тона гудка. Математически эффект записывается как f = f₀/(1 ± v/c), где f – наблюдаемая частота, f₀ – частота излучаемой волны, v – относительная скорость источника, c – скорость волны. Знак «+» соответствует приближению источника, знак «–» – его удалению.

Несмотря на принципиально разную природу волн, законы, определяющие их распространение, имеют много общего. Так, упругие волны в жидкостях или газах и электромагнитные волны в однородном пространстве, излученные малым источником, описываются одним и тем же уравнением, а волны на воде, подобно свету и радиоволнам, испытывают интерференцию и дифракцию.

Сергей Транковсий