Somogyvári Péter tollából…

Az előadások a következő témára: "Somogyvári Péter tollából…"— Előadás másolata:

1 Somogyvári Péter tollából…
A hullámok Somogyvári Péter tollából…

2 Definíció Hullám: egy rendszer olyan állapotváltozása, amely időbeli és/vagy térben periodikus (vagyis szabályosan ismétlődő). Eltekintve az elektromágneses hullámtól (és valószínűleg a gravitációs hullámtól) a hullámok valamilyen közegben terjednek. Energiát szállítanak anélkül, hogy a közeg anyaga állandó mozgásban lenne a terjedés irányába. Ehelyett egy fix pont körül rezegnek, mozognak a közeg részecskéi, tehát energiát szállít, tömeget nem.

3 Közvetítő közeg A hullámok közvetítő közegét az alábbi tulajdonságok közül jellemezhetünk valahánnyal: lineáris közeg, ha a különböző hullámok amplitudói bármely pontban összeadhatóak. zárt közeg, ha véges méretű, egyébként nyílt. egynemű közeg, ha fizikai tulajdonságai mindenhol ugyanazok. izotróp közeg, ha fizikai tulajdonságai ugyanazok minden irányban.

4 Példák hullámokra Óceáni felszíni hullámok, amik a víz felszínén terjedő zavarok (ld. szörfözés és cunami). A rádióhullámok, mikrohullámok, infravörös sugárzás, látható fény, ultraibolya sugárzás, Röntgen-sugárzás, és gammasugárzás mind elektromágneses sugárzások. Ebben az esetben a terjedés közvetítő közeg nélkül, a vákuumon keresztül lehetséges, ahol ezek a hullámok fénysebességgel terjednek. Hang – mechanikus hullám, ami levegőn, folyadékon vagy szilárd anyagon keresztül terjed, amik egy részét pl. a fül érzékeli. Ide tartoznak a földrengések szeizmikus hullámai. gravitációs hullámok, amik a gravitációs mező ingadozásai az általános relativitáselmélet jóslata szerint. Ezek a hullámok nemlineárisak és még nem figyelték meg őket.

5 Alapjelenségek Visszaverődés – a hullám irányának megváltozása a felületen – ahol a közeg tulajdonságai megváltoznak – való áthaladás nélkül. Törés – a hullám irányának megváltozása a felületen – ahol a közeg tulajdonságai megváltoznak – való áthaladással. Szórás – a hullámhosszhoz hasonló méretű nyíláson áthaladó hullám körkörös "irányban" való továbbterjedése, szétterjedése. Interferencia – két talalkozó hullám szuperpozíciója, fázishelyes összeadódása (azaz kioltás is lehetséges a helytől függően). Diszperzió – a hullám frekvenciák szerinti szétválása. Egyenesvonalú terjedés – a hullám egyenes vonalú terjedése homogén közegben.

6 Interferencia

7 Interferencia A jelenség:
Ha két forrásból monokromatikus fényt bocsátunk ki, a keletkezett jelenséget egy sík ernyőn felfogva, megállapíthatjuk, hogy az ernyőn lesznek sötét (kioltás helye) és világos vonalak (maximális erősítés helye). Tekintve, hogy a monokromatikus fény semmilyen körülmény esetén sem bomlik alkotókra, színszóródás jelensége nem figyelhető meg. Két nem-monokromatikus hullám csak akkor lehet teljesen koherens, ha mindkettő azonos hullámhossztartományt fednek le, és az azonos hullámhosszhoz tartozó hullámok azonos fázisban vannak.

8 Interferencia Elvileg bármilyen fényforrásból származó fény képes interferencia mintázat létrehozására, lásd a napfény okozta Newton-gyűrűk jelenséget. Ennek ellenére, általában a fehér fény kevéssé alkalmas interferencia mintázatok létrehozására, mivel a fehér fény a teljes spektrum keverékéből áll össze, ezért a létrehozott interferncia területek más-más helyen jönnek létre. A nátrium fény közel monokromatikus és alkalmas arra, hogy interferencia mintázatokat hozzanak vele létre. A lézerfény még alkalmasabb erre a célra, mivel az szinte teljesen monokromatikus.

9

10 Interferencia azonban a mindennapi életben sokszor nem beszélhetünk interferencia jelenségről, miközben fényhullámok indulnak ki két különböző fényforrásból. A jelenség magyarazáta kettős. Az atomok általában egymástól függetlenül, rövid ideig sugároznak, és habár sok atom együtt erős fényt tud kibocsátani, a fény rendszertelenül, különböző fázissal érkezik, így nem teljesíti a koherencia feltételt. Továbbá az emberi szem csak kb. egytized másodpercenkénti átlagos megvilágítottságot érzékel, így ha pillanatnyilag is létrejön interferencia jelenség a szem nem képes annak észlelésére. Csak akkor van lehetőség interferencia-jelenség észlelésére, ha az abban résztvevő fényhullámok a megvilágított felület pontjaira azonos fáziskülönbséggel érkeznek, azaz a fényhullámok koherensek.

11 Interferencia Fényinterferencia könnyen létrejön vékony rétegeken, így például a szappanbuborékok és olajfoltok színességének is ez a jelenség az oka. De a rendkívül kis szélességű réseken sötét térbe való beszűrődés során észlelhető színszóródás oka a diffrakció (elhajlás) jelensége, az eredmény az interferenciához csak hasonló, sokszor vele együtt jelentkezik.

12

13