Хвилі — Коливання і поширення

Коливання і поширення

Для вузького пакета хвиль важливо відрізняти фазову швидкість окремої синусоїди від групової швидкості огинаючої. Саме групова швидкість часто описує перенесення енергії та інформації. У дисперсійному середовищі вони можуть відрізнятися, тому максимум окремої фази не обов’язково рухається разом із максимумом імпульсу. Це особливо важливо в оптиці, хвилеводах і хвилях на воді.

Основне співвідношення

Хвиля має частоту 5 Гц і поширюється зі швидкістю 20 м/с. Яка її довжина хвилі?

Поперечні і поздовжні хвилі

λ = v/f = 20/5 = 4 м. Якщо джерело збереже частоту, але хвиля перейде в середовище з іншою швидкістю, саме довжина хвилі зміниться.

Амплітуда та енергія

Хвиля переносить енергію та інформацію через простір, тоді як частинки середовища зазвичай лише коливаються біля положень рівноваги. Головні параметри — амплітуда, довжина хвилі, частота, період і швидкість поширення.

Коливання і поширення

У механічній хвилі локальне зміщення однієї частини середовища створює сили, що впливають на сусідні частини. Так збурення поширюється. У електромагнітній хвилі роль середовища не потрібна: взаємопов’язані електричне і магнітне поля можуть поширюватися у вакуумі.