Голямина И.П. - Ультразвук (маленькая энциклопедия) (1040516), страница 24
Текст из файла (страница 24)
2а т ф а з о й В. Разпость фаа в двух точках г, и г, равна: 2н 2н фе фг Г (гв гг) Х (ге гт)' В точках, отстоящих друг от друга ка целое число В., разиость фаа составляет целое число 2п, т. е. колебавия в этих точках протекают сиихропио — в фазе. Наоборот, в точках, отстоящих друг от друга иа печетвое число полуволи, то есть для к-рых г, — г,=(2Л' — 1)йг'2, где )У = (,2,..., равность фав равва нечетному числу я, т. е. фз — фт = — (2йг — ()я. Нолебапия в таких точках происходят в противофазе: и то время как отклонение в одной равно А, в другой ово обратво по зваку, т.
е. равво — А, и наоборот. Распространение В. всегда связано с переносом энергии, к-рый можно количествеиио характеризовать вектором плотности потока энергии Т. Этот вектор для упругих В. иаз. вектором Умова (по имени рус. ученого А. А. Умова, к-рый ввел это поиятие). Направление вектора Умова совпадает с направлением переноса эвергии, а его абсолютная величина, иаз. также интенсивностью верка, равва энергии, перевосимой В.
за единицу времени через едивичиую площадку, расположеввую перпеидикулярио вектору?. При малых отклоиепиях от положения равновесия 1 = КА', где К вЂ” коэфф. пропорциональности, зависящий от природы В. и свойств среды, в к-рой В. Распростраияется. Фронт волны. Поверхности равных фаэ. Важной характеристикой В. является вид поверхностей равных фаз, т. е. таких поверхностей, в любой точке к-рых в данный момент времени фазы одинаковы. Форма поверхности равной фазы аависит от условий возникновения и распростракевия В. В простейшем случае такими поверхвостями являются плоскости, перпеидикуляриые направлеииьо распространения В., и В.
иаз. п л ос к о й. В., у к-рых поверхностями реевых фаз являются сферы и цилиидры, ваз. соответственно с ф е р и ч ескими и цилиидрическим и. Поверхности раввеах фаз иаз. также фронтами В. В случае конечной или одиночной В. фронтом ВОЛНЫ н азывается передний край волны, непосредственно граничащий с незозмущенной средой. Интерференция волы. При проходе в данную точку среды двух В. их действие склаРыс. 3, ИктерФереяпия волн ка поверх- дывается.
Особо ности зады, козбтж- важное аначение даею«х з двух раз- имеет наложение лячкых точках. т. н. когерентиых В. (т. е, В., равность фаэ к-рых не меняется со временем). В случае когереитности В. имеет место явление,наз. интерференцией: в точках, куда обе В.приходят з фазе, они усиливают друг друга, в точках же, куда они попадают в противофазе, — ослабляют друг друга. В результате получается характерная интерфереициоииая картина (рис. 3). Стоячие волны. Собственные колебания.
При падении плоской В. на плоское отражающее препятствие возникает отраженная плоская В. Коли при распространении В. в среде и при отражении их от В л . препятствия не происходит по- « терь энергии, то В л амплитуды пада- ющей и отражен- Рис. «. Стоячая волка, возникшая в ре- нон В. Равны культя««яятерФ«рея- между собой. Отпив падающей я от- раженная В. ин- аваююлл~во«аны в терферируетспатачке а — узел ко- дающей В., в Релебяяяя, в точках эультате чего в з — птчиости, тех то щах куд падающая и отраженная В. приходит в противофазе, результирующая амплитуда падает до нуля, т.
е. точки все время остаются в покое, образуя неподвижные узлы колебаний, а в тех местах, где фазы В. совпадают, В. усиливают друг друга, образуя пучиости колебании. В результате получается т. н. стончая В. (Рис. 4). В стоячей В. поток энергии отсутствует." энергия в ней (при условии, что потерь нет) перь мешается только в пределах, ограниченных смежным узлом и пучиостью. Стоячая В. может существовать также и в ограниченном объеме. В частности, в случае, изображенном на рис.
4, слева, н» месте ВВ, можно вообразить себе такое же препятствие, что и справа. Между двумя степками будет существовать стоячая В., если расстояние между ниии равно целому числу полуволн. Вообще стончая В. может существовать в ограниченном объеме ли«пь в том случае, если длина В. находится в определенном соотношении с размерами объема.
Это условие выполняется для ряда частот („)«, )з,..., наз. собственными частотами данного объема. )(ифракция волн. При падении В. на непрозрачное для нее тело или иа экран позади тела образуется теневое пространство (рис. 5,а и б,а). Однако границы тени не резки, а размыты, причеы размытость увеличивается при удалении от тела. Это явление Ряс. З. Схема обраэоцнсй. йа раС- вавяя'тека'яря пад,.
стояниях от те- яяв волны: а — яа ла, существен- яепрозрачяае тело; б— но больших, яа отверстие в кеара- эрачяоы зкраяе <а— Чеы «)Ю, где размер тела или о«- «) в его попе- еерстияп речный размер, тень практически полностью смазана. Чем болыпе равмеры тела, тем большее пространство занимает тень. Тела, раамеры к-рых малы по сравнению с длиной В., вообще ие создают тени, они рассеивают падающую на них В.
во всех направлениях. Изменение амплитуды В. при переходе из «освещенной» области в область тени происходит по сложному закону с чередующимися уменьшением и увеличением амплитуды (рис, б,а и 7), что обусловлено интерференцией В., огибающих тело. Дифракция имеет место и при прохождении В. через отверстие (рис. 5,6 и б,б), где оиа также выражается в проникновении В. в область тони и в нек-ром изменении характера В, в «освещенной» области: чем меньше Ркс.
з. Дкбрак. Пяоввяя картяяа прк пад«яяа света: а — кз круглый зкряк; б — кя круглое отверстие. волны ннн нне ран н нанни Х нансене роснрах еоннн Рис. т. а — инфра«пня света от «рая акрама; виден сложный переход от света к тени; б — кривая, характеризующая освещенность прострайства меннду светом и тенью; край экране — нулевое значение горизонтальной координаты. диаметр отверстия по сравнению с длиной В., тем шире область, в к-рую проникает В. Полярнаация волн. Как уже говорилось, плоскость, в к-рой происходит колебании поперечной В., пер- Рне. 8.
а — линейно-поляризованная волна; б — волна, поляризованная по нругу (и — вектор, изображающий распространяющееся зозмущеииех дендикулнрна направтенню распространения. Эта особенность поперечных В. обусловливает возможность возникновения нвления поляризации, к-ран заключается в нарушении симметрии распределения возмущений (напр., смещений и скоростей в упругих В. или напряженностей алектрич.
и магнитных полей в алектромагнитных В.) относительно направ- пения распространения. В продольной В,, в к-рой нозмущения всегда направлены вдоль направлении распространении В., явления поляризации возникнуть не могут. Если колебания возмущения Е происходят нее время в каком-то одном направлении (рнс. 8,а), то имеет место простейший случай л и н е йно-поляризованной или плоско-поляризовавио й В. Возможны и другие, более сложные типы поляризации.
Напр.,если конец вектора Е, изображающего возмущение, описывает этлипс или окружность в клосности колебаний (рис. 8,б), то имеет место з л л и птическая или круговая пол яриаация. Скорость распространения поперечных В. может зависеть от состонння поляриаацни.
Полнризация может возникнуть: из-за отсутствия симметрии в возбуждающем В. излучателе, при распространении В. в аниаотропной среде, при преломлении и отражении В.на границе двух сред. Отражение и преломление волн. Прн падении на плоскую границу раздела двух разных сред плоскан В. частично отражается, частично проходит в другую среду, оставаясь плоеной, во меняет при атом свое направленйе распространения (преломлнется) (рис. 9,а). Углы, обраауемые направленинми падающей и преломленной В. (рис.
9,б) с перпендикуляром к границе раадела сред, наз. соответственно углом падения п, углом отражения пг и углом преломления ае. Согласно закону отражения, угол падении равен углу отражения, т. е. а = аг. Согласно закону преломления, синус угла падения относится к синусу угла преломления, кан ско- ф Рис. З. а — схека отражения и преломления плоской а волны (Л, — дли- на падающей и отраженной волн ре — длина преломленной волны); б — изображение лучой, соответствующих падающей, отраженной и пре- ломленной вочнам.
волны рость В. в первой среде к ее скорости во второй среде, т. ел з1п схгз1п пя = — с,)ся =- и, где и — показатель преломления. Смесь В. с различвымв состояниями поляриаации, распространяющаяся в одном и том же направлении, разделится, попадая в сроду, в к-рой скорость распрострапекия зависит от состояиия поляризации: В., полнризоеаяпые различно, пойдут по развым направлениям (д в о й в о е л учепреломлевие]. Во многих случаях скорость распростракеиия зависит также от частоты колебаний (т. е. имеет место дисперсии); в этих случаях смесь В. с раличными частотами при преломзекии разделится. При отражении расходящейся (сферич.
или циликдрич.) В. под малыми углами к плоской р гравице раздела 0 двух сред возкикают век-рые особевг Л , ности. Так, напр., когда скорость с, в вижвей среде больРис. 40. Схема обрязевааая бо- ше, чем ст в зеРхкей «озаа волны. среде (рис. 10), кроме обычной отражекиой В., к-рой соответствует луч ОА Р, возникает т, в. боковая В. Соответствующий ей луч 08ОР часть своего пути (отрезок ЯО) проходит в среде, от к-рой происходит отражекие. Иногда, особенно в сейсмологии, боковая В.
паз. головной. Форма волны. Дисперсия и неликейвость волк. В процессе распространения В. ее форма претерпевает изменении. Характер измеиекий существенно аависит от первоиачальвой формы В. Лишь бесконечная сикусоидальвая (гармовическая) В. (за исключением В. очень большой интенсивности) сохраияет свою форму иеизмеикой при распростраиевии, если при атом ока пе испытывает заметиого поглощения. Но всякую В.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
