Довжина хвилі і швидкість її поширення

Абсолютно все в цьому світі відбувається з будь-якою швидкістю. Тіла не переміщаються моментально, для цього потрібен час. Не є винятком і хвилі, в якому б середовищі вони не поширювалися.

Швидкість поширення хвилі

Якщо ви кинете камінь у воду озера, то виниклі хвилі дійдуть до берега не відразу. Для просування хвиль на деяку відстань необхідно час, отже, можна говорити про швидкість поширення хвиль.

Швидкість хвилі залежить від властивостей середовища, в якій вона поширюється.

При переході з одного середовища в іншу, швидкість хвиль змінюється. Наприклад, якщо вібруючий залізний лист засунути кінцем у воду, то вода покриється брижами маленьких хвиль, однак швидкість їх розповсюдження буде менше, ніж у залізному листі. Це нескладно перевірити навіть у домашніх умовах. Тільки не поріжтесь об вібруючий залізний лист…

Довжина хвилі

Існує ще одна важлива характеристика – це довжина хвилі. Довжина хвилі – це така відстань, на яку поширюється хвиля за один період коливальних рухів. Легше зрозуміти це графічно.

Якщо замалювати хвилю у вигляді малюнка або графіка, то довжиною хвилі буде відстань між будь-якими найближчими гребенями або западинами хвилі, або між будь-якими іншими найближчими точками хвилі, що знаходяться в однаковій фазі.

Так як довжина хвилі – це відстань, пройдена нею, то і знайти цю величину можна, як і будь-яку іншу відстань, помноживши швидкість проходження на одиницю часу. Таким чином, довжина хвилі пов’язана зі швидкістю поширення хвилі прямо пропорційно. Знайти довжину хвилі можна за формулою:

 λ= vT, де

  • λ – довжина хвилі;
  • v – швидкість хвилі;
  • T – період коливань.

А враховуючи, що період коливань обернено пропорційний частоті цих же коливань: T = 1/λ, можна вивести зв’язок швидкості поширення хвилі з частотою коливань.

Частота коливань в різних середовищах

Частота коливань хвиль не змінюється при переході з одного середовища в інше. Так, наприклад, частота вимушених коливань збігається з частотою коливань джерела. Частота коливань не залежить від властивостей середовища розповсюджень. При переході з одного середовища в інше змінюється лише довжина хвилі і швидкість її поширення.

Ці формули справедливі як для поперечних, так і для поздовжніх хвиль.

При поширенні поздовжніх хвиль довжина хвилі буде відстанню між двома найближчими точками з однаковим розтягуванням або стисненням. Вона також буде збігатися з відстанню, пройденою хвилею за один період коливань, тому формули будуть повністю підходити і в цьому випадку.

Посилання на основну публікацію