اصول امواج

دیدن ، شنیدن ، احساس گرما ، گشت و گذار ، تنظیم رادیو ، استفاده از تلفن همراه - این و بسیاری از فعالیت های دیگر شامل امواج است. اما موج چیست؟در این مقاله ، با انواع مختلف امواج روبرو می شویم و به ویژگی های اصلی همه امواج نگاه می کنیم - طول موج ، دوره ، فرکانس ، سرعت و دامنه آنها. این مفاهیم برای توصیف امواج از انواع مهم هستند.

امواج مختلف ، همان خصوصیات

امواج آب کانون منابع سونامی و گشت و گذار ما است ، اما بسیاری از انواع موج دیگر وجود دارد. این موارد شامل امواج صوتی ، امواج سبک ، امواج رادیویی ، مایکروویو و سایر موارد است. انواع امواج دارای خواص اساسی یکسان از بازتاب ، شکست ، پراش و تداخل هستند و تمام امواج دارای طول موج ، فرکانس ، سرعت و دامنه هستند.

همه امواج را می توان به عنوان یک آشفتگی که انرژی را منتقل می کند ، تصور کرد.

برخی از امواج (امواج آب و امواج صوتی) از طریق لرزش ذرات تشکیل می شوند. امواج به این دلیل شکل می گیرند که مولکول های آب مختل شده و امواج صوتی با اختلال ذرات هوا یا ذرات در یک شیء که از طریق آن صدا در حال مسافرت است ، مانند یک درب شکل می گیرد.

امواج الکترومغناطیسی (مانند امواج سبک ، اشعه ماوراء بنفش ، مایکروویو و سایر موارد) از طریق میدان های الکتریکی و مغناطیسی نوسان کننده تشکیل می شوند.

امواج دارای طول موج مشخص هستند

هر موج دارای طول موج خاصی است. این به عنوان طول از یک تاج موج به حالت دیگر تعریف می شود.

انواع مختلفی از امواج دارای طول موج های گسترده ای هستند. در آب ، امواج گشت و گذار دارای طول موج 30-50 متر هستند و سونامی ها دارای طول موج بسیار طولانی تر (حدود 100 کیلومتر) هستند. امواج صوتی با توجه به صدای صدا در طول موج متفاوت است - انسان ها می توانند با طول موج بین 70 میلی متر و 70 متر صدا را بشنوند. انواع مختلف امواج الکترومغناطیسی در طول موج بسیار متفاوت است ، از طول موج طولانی امواج رادیویی (حدود 10 متر) تا طول موج بسیار کوتاه تر نور مرئی (کمتر از یک میلیون متر-که معمولاً به عنوان صدها نانومتر توصیف می شود) و اشعه ایکس(کمتر از یک میلیارد متر متر).

امواج فرکانس مشخصی دارند

و همچنین یک سرعت مشخص ، هر موج فرکانس دارد. این تعداد طول موجها است که در 1 ثانیه از یک نقطه عبور می کند. فرکانس در هرتز (امواج در ثانیه) اندازه گیری می شود. برای هر نوع موج ، طول موج طولانی تر به معنای فرکانس پایین تر است - به عنوان مثال ، برای امواج الکترومغناطیسی ، مایکروویو فرکانس بسیار کمتری نسبت به امواج UV دارند.

امواج همچنین یک دوره مشخص دارند. این زمانی است که موج می گیرد تا یک نوسان کامل یا یک حرکت کامل انجام شود. دوره موج به طور معکوس با فرکانس متناسب است - هرچه مدت طولانی تر باشد ، فرکانس پایین تر است.

سرعت موج مربوط به فرکانس و طول موج است

هر موج با سرعت خاصی حرکت می کند. امواج آب غیرمعمول است زیرا امواج می توانند سرعت متفاوتی داشته باشند - سرعت موج به نحوه شکل گیری موج بستگی دارد ، به همین دلیل سونامی ها خیلی سریعتر از امواج گشت و گذار حرکت می کنند. بر خلاف امواج آب ، امواج الکترومغناطیسی همیشه با همان سرعت (3صد میلیون متر در ثانیه) حرکت می کنند و امواج صوتی همه با همان سرعت در یک محیط معین حرکت می کنند (به عنوان مثال ، تقریباً 340 متر در ثانیه هوا).

سرعت یک موج به فرکانس و طول موج آن مربوط می شود. معادله v = f x λ (سرعت = طول موج x) این رابطه را توصیف می کند و برای پیش بینی ویژگی های ناشناخته یک موج مفید است.

برای امواج که همیشه با همان سرعت حرکت می کنند (مانند امواج الکترومغناطیسی) ، می توان از این معادله برای استفاده از فرکانس یا طول موج استفاده کرد. امواج EM با فرکانس بالا دارای طول موج کوتاه هستند و امواج با فرکانس پایین دارای طول موج های طولانی تری خواهند بود. برای امواج با سرعت متغیر (مانند امواج آب) ، می توان از این معادله استفاده کرد تا سرعت فرکانس و طول موج را انجام دهد.

همه امواج دامنه دارند

دامنه یک موج به طور معمول به عنوان حداکثر جابجایی ذرات موجود در موج از موقعیت های تعادل عادی آنها تعریف می شود. برای امواج آب ، دامنه یک موج فاصله بین تاج موج و سطح آب طبیعی است.

مردم گاهی اوقات در مورد ارتفاع موج ، که فاصله عمودی از تاج موج تا از طریق موج است ، به جای دامنه صحبت می کنند.

ماهیت علم

مفاهیم علمی متداول می توانند مناطق به ظاهر متفاوت علم را به هم وصل کنند. به عنوان مثال ، امواج آب ، امواج صوتی و تابش الکترومغناطیسی همه ویژگی ها و رفتارهای مشابهی دارند. بنابراین برخی از دانش علمی به دست آمده در یکی از این مناطق می تواند برای سایرین اعمال شود.

محتوای مرتبط

برای نگاهی ساده تر به امواج ، به موج ها و اصول انرژی - موج مراجعه کنید.