Хвилі

Від ніг і дзьоба багряного ібіса розходяться волниВсе хвилі переносять енергію. Хвилі бувають найрізноманітніші, від морських (див. статтю “Морські хвилі”) до електромагнітних – таких, як радіохвилі (див. статтю “Радіо”). Всі електромагнітні хвилі можуть поширюватися в космосі, де немає повітря і взагалі речовини. Світло – це єдиний вид електромагнітних хвиль, який ми можемо бачити. На малюнку багряний ібіс. Від його ніг і дзьоба розходяться хвилі.

Що таке хвиля

Існують хвилі різних видів, які поширюються в різних речовинах, званих середовищами. Вода, скло, повітря – все це середовища. Хвиля переносить енергію в середовищі, змушуючи частки середовища коливатися. Коли крапля падає в рідину, від місця падіння колами розходяться волниКогда крапля падає в рідину, від місця падіння колами розходяться хвилі, що забирають енергію порушеної ділянки рідини. Хвилі слабшають в міру віддалення від місця обурення. Хвиля не викликає постійного обурення середовища, в якій вона переміщається. Хвилі, створені падінням краплі в рідину, викликані коливанням частинок рідини. Поступово їх коливання загасають, вони завмирають на своїх колишніх місцях, і рідина заспокоюється. Частинки рідини тільки коливаються, але не переміщуються разом з хвилею. Як і частки рідини, гойдається на хвилях птах теж не переміщається з проходить хвилею. Залежно від напрямку коливань частинок середовища, хвилі діляться на поздовжні і поперечні. Поперечні хвилі (наприклад, морські) – це такі хвилі, при яких частинки середовища коливаються під
прямим кутом до напрямку хвилі.

Якщо напрям поширення хвиль збігається з напрямком коливань частинок середовища, такі хвилі називають поздовжніми. У таких хвилях частинки рухаються взад-вперед, подібно кільцям пружини, коли вона стискається і розтискаються. Звукові хвилі (див. статтю “Звук”) відносяться до поздовжніх. Вони переносять звук від місця його виникнення – скажімо, від музичного інструменту. Наприклад, коливання повітря в саксофоні призводить до виникнення звукових хвиль.

Характеристики хвиль

Поперечна хвиля – це постійне чергування вищих точок (піків) і нижчих (западин). Хвиля характеризується частотою, довжиною хвилі (відстанню між сусідніми піками) і амплітудою – заввишки піку, відрахувавши від вихідного положення. Амплітуда зменшується в міру того, як хвиля віддаляється від джерела обурення і втрачає енергію. Частота – це число коливань однієї точки середовища за секунду. Одиниця виміру частоти названа герцем на честь німецького вченого Генріха Герца (1857 – 1894), першовідкривача радіохвиль (див. статтю “Перші мандрівники і першовідкривачі”).

Властивості хвиль

При зустрічі з перешкодою – бар’єром чи іншої середовищем – характер хвилі змінюється. Глибока і дрібна вода поводяться як різні середовища. Цунамі – гігантські хвилі, що уповільнюють хід і здіймаються вгору при вході в дрібні прибережні води. При зіткненні хвиль з перешкодою відбувається відображення, при вході в інше середовище під кутом – заломлення, а при проході через зазор – дифракція (хвиля змінює напрямок і розсіюється). До цих змін хвиля називається первісною. Віддзеркалення – хвиля відбивається від перешкоди під тим же кутом, під яким вона падає на нього. Заломлення – хвиля, що переходить у нове середовище, сповільнюється, і напрям її змінюється. Дифракція – чим більше довжина хвилі, тим сильніше дифракція при проходженні невеликих зазорів.
Якщо в одній точці одночасно зустрічаються два піки різних хвиль, вони з’єднуються і утворюють вдвічі більший пік. Це явище називається підсилює інтерференцією. Якщо пік збігається з западиною, то дві хвилі нейтралізують один одного і зникають. Має місце послабляє інтерференція. Хвилі, що утворюються при падінні у воду двох предметів, дають нам приклад підсилюють і послаблюють інтерференції.

Електромагнітні хвилі

Електромагнітні хвилі – це поширення коливань в електричних і магнітах полях. Всі вони, крім світових, невидимі. Властивості їх залежать від довжини хвилі і частоти. Так, рентгенівські промені використовують для фотозйомки внутрішніх органів людини радіохвилі – для радіозв’язку. У електромагнітному спектрі хвилі розташовані згідно з їх довжиною або частотою. Гамма промені (див. статтю «Ядерна енергія і радіоактивність») здатні вбивати живі клітини. Медики стерилізують ними свої інструменти, вбиваючи таким чином всі бактерії. Електромагнітні хвилі, розташовані у відповідності з довжиною хвилі і частотою, складають спектр. Починається він з коротких високочастотних хвиль і закінчується довгими низькочастотними. Всі ці хвилі поширюються зі швидкістю світла, тобто 300 000 км / с.

Рентгенівські промені

Рентгенівські промені долають майже всі м’які перепони, але щільні, тверді бар’єри для них непроникні. Дія рентгенівського апарату засноване на тому факті, що промені проникають крізь м’яку тканину, але кістки і випадково проковтнуті предмети затримують їх. Рентгенівські промені використовують також в аеропортах для перевірки вмісту багажу.

Ультрафіолетове випромінювання

Ультрафіолетове випромінювання розташоване відразу за кордоном фіолетового кінця видимого спектра. Енергії воно несе більше, ніж видиме світло, і може стати причиною хімічних реакцій. Сонячні ультрафіолетові промені створюють коричневий барвник меланін і викликають засмагу. Довге перебування під ультрафіолетовими променями веде до підвищення рівня меланіну, що може викликати рак шкіри. У атмосфері є озоновий шар, що затримує більшу частину ультрафіолетових променів.

Біля очей гримучої змії є органи, здатні уловлювати інфрачервоні лучіІнфракрасное випромінювання
Всі гарячі тіла, в т.ч. і Сонце, випускають інфрачервоні промені. Вони переносять на Землю тепло Сонця, передають нам тепло багаття. Інфрачервоні камери, встановлені на супутниках, передають вченим найважливішу інформацію для аналізу клімату. Біля очей гримучої змії є органи, здатні уловлювати інфрачервоні промені.

Мікрохвильове випромінювання

Мікрохвильове випромінювання – це короткохвильові радіохвилі, широко застосовуються у зв’язку і в промисловості, оскільки ними легко управляти і посилати їх у потрібному напрямку. У мікрохвильових печах молекули, з яких складаються харчові продукти, інтенсивно коливаються, причому по всьому об’єму тіла, так як випромінювання пронизує пишу наскрізь. Тому їжа готується і підігрівається швидше, ніж у звичайній духовці. Мікрохвильове випромінювання використовується для міжнародного телефонного зв’язку. Мікрохвильові пучки перелається на супутник, а звідти – на приймач в іншій країні. Мікрохвильові пучки здатні переносити більше телефонних розмов, ніж дроти.

Радари

У радарах мікрохвильове випромінювання використовується для стеження за віддаленими об’єктами – літаками, кораблями. Передавач посилає пучок хвиль, вони відбиваються від твердого тіла і повертаються до приймача. Отримана інформація перетворюється в зображення на екрані, що дозволяє визначити положення і швидкість об’єкта. Це випромінювання відбивався від дощових крапель, тому радар – незамінний прилад для метеорологів. Кажани – це теж радари. Полюючи, вони видають дуже тонкий писк. За відображенню звукових хвиль миші знаходять здобич.

ПОДІЛИТИСЯ:

Дивіться також:
Квантове воскресіння