Hullámmozgás

Hullámmozgás  A lazán felfüggesztett gumiszalagra merőlegesen ráütünk, akkor a gumiszalag megütött része rezgőmozgást végez.

Hullám létrehozása ingasoron.

 A kimozdított részecske hatására kis időkéséssel a szomszédos részecskék is mozgásba jönnek.  A rezgésnek a részecskéről részecskére történő terjedése a hullámmozgás.

Hullámok csoportosítása 1. Dimenziók szerint : a)vonal menti hullám pl: gumikötél b)felületi hullám pl: víz c)térbeli hullám pl: fény

2.Rezgés iránya szerint : a) Transzverzális hullámról beszélünk akkor, ha az egyes részecskék mozgásának iránya a hullám terjedési irányára merőleges. Pl: fény Terjedéséhez közeg nem szükséges! Vákuumban is terjed.

b.)Longitudinális hullám esetén a részecskék mozgásának iránya egybeesik a hullám terjedésének irányával. Pl: hang  Terjedéséhez közeg szükséges.

Alapfogalmak

 Hullámhossz: Az egymáshoz legközelebb eső, azonos fázisban rezgő pontok távolsága. Jele: λ (lambda) mértékegysége:m (méter)  Periódusidő: az az időtartam, amely alatt a közegben terjedő változás egy hullámhossznyi utat megtesz. Jele: T mértékegysége: s(szekundum)

 Rezgésszám(frekvencia): a hullám rezgésszáma megegyezik a hullámforrás rezgésszámával. Jele: f Mértékegysége: 1/s=Hz(Hertz)  Terjedési sebesség: a hullámok terjedéséhez időre van szükség, ezért a hullám terjedésének van sebessége. Jele: c Mértékegysége: m/s

 A hullám terjedési sebességét az a közeg határozza meg, melyben az adott hullám terjed.  Egy közeget hullámtani szempontból sűrűbbnek nevezzük, ha benne a hullám lassabban képes haladni, ritkább közegben gyorsabban halad a hullám.  Pl: vas hullámtanilag ritkább közeg, mint a levegő. c vas >c levegő

A terjedési sebesség meghatározása a hullám jellemző adataival.

Hullámok visszaverődése 1. Vonal hullámok visszaverődése  rögzített végről  szabad végről

Kísérleti tapasztalatok alapján : A rögzített végről ellentétes fázisban, a szabad végről azonos fázisban verődnek vissza a hullámok.

Felületi és térbeli hullámok visszaverődése

Visszaverődés törvényei  Ha a hullám olyan közeg határához ér, amibe nem tud bejutni, akkor visszaverődik. 1. A beeső hullám, a visszavert hullám a beesési merőlegessel egy síkban vannak. 2. A beesési szög és a visszaverődési szög megegyeznek.  = β

Hullámok törése  A hullám ha új közeg határához ér, akkor ott egy része visszaverődik, másik része behatol az új közegbe.  Hullámtani szempontból két közeg akkor különböző, ha bennük a hullám terjedési sebessége különböző.

Hullámok törése

 A terjedési sebességek hányadosa az ún. törésmutató.

Hullám törési törvénye A beeső hullám, a megtört hullám és a beesési merőleges egy síkban vannak Ha a sugár hullámtanilag ritkább közegből lép a sűrűbb közegbe; akkor a beesési szög nagyobb, mint a törési szög. azaz: α > β, beesési merőlegeshez törik a sugár

3. 3. Ha a sugár hullámtanilag sűrűbb közegből lép a ritkább közegbe; akkor a beesési szög kisebb, mint a törési szög. azaz: α < β, beesési merőlegestől törik a fénysugár A merőlegesen érkező fénysugarak nem törnek meg.

Teljes visszaverődés Ha a hullám a hullámtanilag sűrűbb közeg felől érkezik, akkor a beesési szögek között van egy olyan ún. „határszög”, amelyhez -os törési szög tartozik. A határszögnél nagyobb beesési szög esetében a hullám nem hatol be a ritkább közegbe, hanem a közös felületről teljes mértékben visszaverődik. Ez a jelenség a teljes visszaverődés. (Alkalmazása: Szivárvány, optikai kábelek)

Teljes visszaverődés

Hullámok találkozása, a szuperpozíció Két vagy több hullám hatását a hullámtér egy adott pontjában egymástól függetlenül vehetjük számításba. A találkozás helyén létrejövő rezgésállapot az egyes hullámokban terjedő rezgések eredője.

Hullámok elhajlása Keskeny résen áthaladva a hullám behatol az úgynevezett árnyéktérbe is. Ez a hullámelhajlás jelensége. d>>λ d> λ d~λ d – rés szélessége

Hullámok interferenciája I. Olyan speciális hullámok találkozása, amelyek állandó fáziskülönbséggel működő hullámforrásokból érkeznek. A maximális erősítésű pontok azok lesznek, ahol a fenti hullámok azonos fázisban érkeznek. Maximális gyengítést kapunk, ahol a hullámok ellenkező fázisban érkeznek. Azonos fázisú hullámforrások esetén erősítést kapunk azokban a pontokban, ahol, és gyengítést, ahol

Állóhullámok 1. Olyan speciális interferencia, ahol a találkozó hullámok amplitúdója megegyezik. 2. Ennek eredményeképpen a közegnek lesznek olyan pontjai melyek kitérése nulla marad mindig, ezek a csomópontok. 3. Két csomópont között azonban a közeg elemei azonos fázisban, de különböző amplitúdóval rezegnek.