2. Vlnění. π T. t T. x λ. Machův vlnostroj

Podobné dokumenty
Projekt: Inovace oboru Mechatronik pro Zlínský kraj Registrační číslo: CZ.1.07/1.1.08/ Vlnění

Jestliže rozkmitáme nějakou částici pevného, kapalného anebo plynného prostředí, tak síly pružnosti přenesou tento kmitavý pohyb na částici sousední

3.2.5 Odraz, lom a ohyb vlnění

ω=2π/t, ω=2πf (rad/s) y=y m sin ωt okamžitá výchylka vliv má počáteční fáze ϕ 0

Interference vlnění

Jednotlivé body pouze kmitají kolem rovnovážných poloh. Tato poloha zůstává stálá.

3.2.4 Huygensův princip, odraz vlnění

Digitální učební materiál. III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Příjemce podpory Gymnázium, Jevíčko, A. K.

Ing. Stanislav Jakoubek

Zvuk. 1. základní kmitání. 2. šíření zvuku

Kmity a mechanické vlnění. neperiodický periodický

(test version, not revised) 16. prosince 2009

Optika pro mikroskopii materiálů I

DUM č. 14 v sadě. 10. Fy-1 Učební materiály do fyziky pro 2. ročník gymnázia

Fyzikální podstata zvuku

Obsah. 1 Vznik a druhy vlnění. 2 Interference 3. 5 Akustika 9. 6 Dopplerův jev 12. přenosu energie

Geometrická optika. předmětu. Obrazový prostor prostor za optickou soustavou (většinou vpravo), v němž může ležet obraz

1.8. Mechanické vlnění

VLNOVÁ OPTIKA. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Optika - 3. ročník

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ PRŮVODCE GB01-P05 MECHANICKÉ VLNĚNÍ

Světlo je elektromagnetické vlnění, které má ve vakuu vlnové délky od 390 nm do 770 nm.

Postupné, rovinné, monochromatické vlny v lineárním izotropním nemagnetickém prostředí

Název a číslo materiálu VY_32_INOVACE_ICT_FYZIKA_OPTIKA

KUFŘÍK ŠÍŘENÍ VLN

Otázky z optiky. Fyzika 4. ročník. Základní vlastnosti, lom, odraz, index lomu

Jaký význam má kritický kmitočet vedení? - nejnižší kmitočet vlny, při kterém se vlna začíná šířit vedením.

Kmitání mechanického oscilátoru Mechanické vlnění Zvukové vlnění

FYZIKA II. Marek Procházka 1. Přednáška

Vlnění. vlnění kmitavý pohyb částic se šíří prostředím. přenos energie bez přenosu látky. druhy vlnění: 1. a. mechanické vlnění (v hmotném prostředí)

Elektromagnetické vlnění

SBÍRKA ŘEŠENÝCH FYZIKÁLNÍCH ÚLOH

Fyzika II, FMMI. 1. Elektrostatické pole

Název: Odraz a lom světla

ZVUKOVÉ JEVY. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Tercie

Podpora rozvoje praktické výchovy ve fyzice a chemii

23. Mechanické vlnní. Postupné vlnní:

ODRAZ A LOM SVĚTLA. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Septima - Fyzika - Optika

Jednou z nejstarších partií fyziky je nauka o světle tj. optika. Existovaly dva názory na fyzikální podstatu světla:

Odraz světla na rozhraní dvou optických prostředí

24. Elektromagnetické kmitání a vlnění

27. Vlnové vlastnosti světla

Úvod do laserové techniky

Elektromagnetický oscilátor

Projekt: Inovace oboru Mechatronik pro Zlínský kraj Registrační číslo: CZ.1.07/1.1.08/

Fyzika II. Marek Procházka Vlnová optika II

Digitální učební materiál


Neživá příroda I. Optické vlastnosti minerálů

4.1.5 Jedna a jedna může být nula

I N V E S T I C E D O R O Z V O J E V Z D Ě L Á V Á N Í. x m. Ne čas!

Zavedeme-li souřadnicový systém {0, x, y, z}, pak můžeme křivku definovat pomocí vektorové funkce.

ELEKTROMAGNETICKÉ KMITÁNÍ A VLNĚNÍ POJMY K ZOPAKOVÁNÍ. Testové úlohy varianta A

Lasery základy optiky

Rozvinutelné plochy. tvoří jednoparametrickou soustavu rovin a tedy obaluje rozvinutelnou plochu Φ. Necht jsou

frekvence f (Hz) perioda T = 1/f (s)

POZOROVÁNÍ VLN NA VLNOSTROJI

Vznik a šíření elektromagnetických vln

Optika nauka o světle

Mechanické kmitání. Def: Hertz je frekvence periodického jevu, jehož 1 perioda trvá 1 sekundu. Y m

POZOROVÁNÍ VLN NA VLNOSTROJI

Rovinná harmonická elektromagnetická vlna

Charakteristiky optického záření

Úvod do laserové techniky

24. Elektromagnetické kmitání a vlnění

PSK1-15. Metalické vedení. Úvod

Optika. Zápisy do sešitu

Jaký obraz vytvoří rovinné zrcadlo? Zdánlivý, vzpřímený, stejně velký. Jaký obraz vytvoří vypuklé zrcadlo? Zdánlivý, vzpřímený, zmenšený

3.2 Rovnice postupné vlny v bodové řadě a v prostoru

Vlastnosti kapalin. Povrchová vrstva kapaliny

Učební texty z fyziky 2. A OPTIKA. Obor zabývající se poznatky o a zákonitostmi světelných jevů. V posledních letech rozvoj optiky vynález a využití

4. V jednom krychlovém metru (1 m 3 ) plynu je 2, molekul. Ve dvou krychlových milimetrech (2 mm 3 ) plynu je molekul

Světlo 1) Světlo patří mezi elektromagnetické vlnění (jako rádiový signál, Tv signál) elmg. vlnění = elmg. záření

MĚŘENÍ RYCHLOSTI ŠÍŘENÍ ZVUKU V PLYNECH

Obecná vlnová rovnice pro intenzitu elektrického pole Vlnová rovnice mimo oblast zdrojů pro obecný časový průběh veličin Vlnová rovnice mimo oblast

Elektrický signál - základní elektrické veličiny

Klasické a inovované měření rychlosti zvuku

Kapitola 5. Seznámíme se ze základními vlastnostmi elipsy, hyperboly a paraboly, které

Mechanické kmitání a vlnění

7 FYZIKÁLNÍ OPTIKA. Interference Ohyb Polarizace. Co je to ohyb? 27.2 Ohyb

FYZIKA PRO IV. ROČNÍK GYMNÁZIA - OPTIKA 2. VLNOVÁ OPTIKA

Přednáška č.14. Optika

plochy oddělí. Dále určete vzdálenost d mezi místem jeho dopadu na

Rovinná monochromatická vlna v homogenním, neabsorbujícím, jednoosém anizotropním prostředí

1. Stanovte velikost rychlosti světla ve vzduchu. 2. Stanovte velikosti rychlostí světla v kapalinách a zjistěte odpovídající indexy lomu.

FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM FJFI ČVUT V PRAZE. Mikrovlny

S v ě telné jevy. Optika - nauka - o světle, jeho vlastnostech a účincích - o přístrojích, které jsou založeny na zákonech šíření světla

mechanické kmitání aa VLNĚNÍ vlnění

4. Měření rychlosti zvuku ve vzduchu. A) Kalibrace tónového generátoru

Příklad 3 (25 bodů) Jakou rychlost musí mít difrakčním úhlu 120? -částice, abychom pozorovali difrakční maximum od rovin d hkl = 0,82 Å na

B. MECHANICKÉ KMITÁNÍ A VLNĚNÍ

Hlavní body. Úvod do vlnění. Harmonické vlny. Energie a intenzita vlnění. Popis, periodicita v čase a prostoru Huygensův princip, odraz a lom vlnění

Vlnové vlastnosti světla. Člověk a příroda Fyzika

3. Vlny. 3.1 Úvod. 3.2 Rovnice postupné vlny v bodové řadě a v prostoru

Maticová optika. Lenka Přibylová. 24. října 2010

b) Maximální velikost zrychlení automobilu, nemají-li kola prokluzovat, je a = f g. Automobil se bude rozjíždět po dobu t = v 0 fg = mfgv 0

P5: Optické metody I

(Následující odstavce jsou zde uvedeny jen pro zájemce.) , sin2π, (2)

Rovnice rovnováhy: ++ =0 x : =0 y : =0 =0,83

Akustické vlnění

7.ročník Optika Lom světla

Transkript:

2. Vlnění 2.1 Vlnění zvláštní případ pohybu prostředí Vlnění je pohyb v soustavě velkého počtu částic navzájem vázaných, kdy částice kmitají kolem svých rovnovážných poloh. Druhy vlnění: vlnění příčné kmity částic jsou kolmé na směr šíření (kámen ve vodě) vlnění podélné kmity částic jsou ve směru šíření (obilí) vlnění postupné každý bod kmitá se stejnou amplitudou, ale s časově zpožděnou fází. vlnění stojaté vznikají uzly a kmitny, amplitudy nejsou stejné, v jedné půlvlně kmitají ve fázi. 2.2 Postupné příčné vlnění v řadě bodů Vyvoláme-li v hadici kmity, rozruch se šíří po hadici, podél ní vzniká vlna. Při stálém vynucování kmitů postupují vlny spojitě. Jednotlivé body jsou k sobě vázány kmitání se přenáší od bodu k bodu. Výchylky jsou kolmé k hadici. Nechť se rozruch šíří rychlostí c (fázová rychlost). Za periodu T urazí délku c λ = c T =, λ - vlnová délka. Dva body vzdálené o λ kmitají se stejnou fází. f Je-li y = r sin ω t výchylka počátečního bodu v čase t, pak bod ve vzdálenosti x od něj kmitá ω x s fázovým rozdílem vzhledem k počátečnímu bodu řady a jeho okamžitá výchylky je: c x y = r sin ω t = r sin 2π c Machův vlnostroj t T x λ, kde ω π = 2 a λ = c T T 1

2.3 Postupné podélné vlnění v řadě bodů Výchylky jsou ve směru bodové řady. Okamžité rozložení výchylek při podélném vlnění. Výchylky leží ve směru fázové rychlosti, a proto je značíme x. Podélné vlnění vyjádříme: x t x x = r sin ω t = r sin 2π, přičemž pro vlnovou délku a fázovou rychlost platí c T λ opět vztah: λ = c T. Postupné podélné vlnění vzniká ve všech prostředích, tedy i v plynech. Vlnový rozruch se v nich šíří vzájemnými nárazy částic prostředí ve směru fázové rychlosti. 2.4 Odraz vlnění v řadě bodů Dorazí-li vlna na volný konec řady, vrací se vlnění bez změny fáze zpět. Na pevném konci se odráží s fázovou změnou o λ (T/2). Je-li poslední bod řady upevněn, pak při působení na sousední body řady (i zpětném), neprojeví se akce ale reakce pevného konce. 2.5 Šíření vlnění v prostoru. Huygensův princip Vlnění postupuje od zdroje všemi směry fázovou rychlostí, která závisí na prostředí. Na rozhraní dvou prostředí nastává: 1) odraz část se vrací do průvodního prostředí. 2) lom část vniká do druhého prostředí se změněnou fázovou rychlostí a mění i směr šíření. 3) absorpce, ohyb část se pohlcuje (absorpce); narazí-li vlnění v prostředí na překážky, kterými neprostupuje, ale které mají rozměry srovnatelné s velikostí vlnové délky, nevzniká za překážkou stín, ale vlnění vniká i za ni. Každý bod, do něhož vlnění přijde, se stává zdrojem vlnění. Plocha, obklopující zdroj, na níž se vlnění dostalo za určitou dobu vlnoplocha. Kolem každého bodu, do něhož vlnění došlo, se vytvoří kulová vlnoplocha elementární vlnoplocha. K určení šíření vlnění stačí znát vlnoplochu v určitém čase, pak okolo každého bodu sestrojíme elementární vlnoplochu a vnější obálka těchto vln je výsledná vlnoplocha v čase t. Narazí-li vlnění na stěnu s velkým otvorem, dostává se i za ni, ohýbá se v okrajových bodech vlnoplochy. V prostoru před překážkou je intenzita větší než v prostorech za překážkou, tak lze vysvětlit šíření vlnění. Je-li otvor malý (srovnatelný s vlnovou délkou) existují za ním jen elementární vlnoplochy a vzniká zde ohyb vlnění. 2

2.6 Odraz a lom rovinné vlny Odraz vlnění Směr šíření vlny svírá s kolmicí dopadu úhel alfa. Část rovinné vlny je zobrazena úsečkou AC 1 právě dotkla rozhraní v době A. Za čas t, za který se vlnění dostane z bodu C 1 do C, vytvoří se okolo bodu A kulová elementární vlnoplocha o poloměru AD = CC 1 = c 1 t v prvním prostředí. Vlnění odražené zůstává v rovině dopadu a platí: úhel odrazu = úhlu dopadu. Lom vlnění Od okamžiku, kdy se vlnoplocha dotkla rozhraní v bodě A, vlnění vstupuje i do druhého prostředí, kde postupuje fázovou rychlostí. Za čas t, za který vlnění přejde z bodu C 1 vlnoplochy do bodu C, vznikne okolo bodu A elementární vlnoplocha v druhém prostředí poloměru AD = t ( < ). Elementární vlna, postupující ze středu úsečky AC, poloviční poloměr. V druhém prostřední je výsledná vlnoplocha po čase t dána úsečkou DC. Vlnění změnilo směr šíření, který je dán úhlem mezi směrem AD a kolmicí dopadu. Označíme ho β a nazveme ho úhlem lomu. Protože AD<CC 1 jsou dráhy vlnění v obou prostředích proběhnuté za stejné doby, platí: CC1 AC sin α sin α v1 = = = - Zákon lomu vlnění AD AC sin β sin β v2 Zákon lomu vlnění slovně Poměr sínů úhlu dopadu a lomu je pro určité prostředí stálý a rovný poměru fázových rychlostí v obou prostředích. Veličina n je index lomu. 3

Reálně mohou nastat dvě situace: a) je-li > lom ke kolmici, úhel alfa je větší než úhel beta α b) je-li < lom od kolmice, úhel alfa je menší než úhel beta α totální odraz 4

Konstrukci směru lomeného vlnění lze provést metodou tečny nebo kolmice ukázka: metoda kolmice a) ke kolmici b) od kolmice 5