Hullámmozgás

1. Hullámmozgás

2. Hullámmozgás • A lazán felfüggesztett gumiszalagra merőlegesen ráütünk, akkor a gumiszalag megütött része rezgőmozgást végez.

3. Hullám létrehozása ingasoron.

4. A kimozdított részecske hatására kis időkéséssel a szomszédos részecskék is mozgásba jönnek. • A rezgésnek a részecskéről részecskére történő terjedése a hullámmozgás.

5. Hullámok csoportosítása • Dimenziók szerint: • vonal menti hullám pl: gumikötél • felületi hullám pl: víz • térbeli hullám pl: fény

6. 2. Rezgés iránya szerint: • Transzverzális hullámról beszélünk akkor, ha az egyes részecskék mozgásának iránya a hullám terjedési irányára merőleges. Pl: fény Terjedéséhez közeg nem szükséges! Vákuumban is terjed.

7. b.) Longitudinális hullám esetén a részecskék mozgásának iránya egybeesik a hullám terjedésének irányával. Pl: hang • Terjedéséhez közeg szükséges.

8. Alapfogalmak

9. Hullámhossz: Az egymáshoz legközelebb eső, azonos fázisban rezgő pontok távolsága. Jele: λ (lambda) mértékegysége:m (méter) • Periódusidő: az az időtartam, amely alatt a közegben terjedő változás egy hullámhossznyi utat megtesz. Jele: T mértékegysége: s(szekundum)

10. Rezgésszám(frekvencia): a hullám rezgésszáma megegyezik a hullámforrás rezgésszámával. Jele: f Mértékegysége: 1/s=Hz(Hertz) • Terjedési sebesség: a hullámok terjedéséhez időre van szükség, ezért a hullám terjedésének van sebessége. Jele: c Mértékegysége: m/s

11. A hullám terjedési sebességét az a közeg határozza meg, melyben az adott hullám terjed. • Egy közeget hullámtani szempontból sűrűbbnek nevezzük, ha benne a hullám lassabban képes haladni, ritkább közegben gyorsabban halad a hullám. • Pl: vas hullámtanilag ritkább közeg, mint a levegő. cvas>clevegő

12. A terjedési sebesség meghatározása a hullám jellemző adataival.

13. Hullámok visszaverődése • Vonal hullámok visszaverődése • rögzített végről • szabad végről

14. Kísérleti tapasztalatok alapján : A rögzített végről ellentétes fázisban, a szabad végről azonos fázisban verődnek vissza a hullámok.

15. Felületi és térbeli hullámok visszaverődése

16. Felületi és térbeli hullámok visszaverődése

17. Visszaverődés törvényei • Ha a hullám olyan közeg határához ér, amibe nem tud bejutni, akkor visszaverődik. • A beeső hullám, a visszavert hullám a beesési merőlegessel egy síkban vannak. • A beesési szög és a visszaverődési szög megegyeznek.  = β

18. Hullámok törése • A hullám ha új közeg határához ér, akkor ott egy része visszaverődik, másik része behatol az új közegbe. • Hullámtani szempontból két közeg akkor különböző, ha bennük a hullám terjedési sebessége különböző.

19. Hullámok törése

20. Hullámok törése

21. Hullámok törése • A terjedési sebességek hányadosa az ún. törésmutató.

22. Hullám törési törvénye • A beeső hullám, a megtört hullám és a beesési merőleges egy síkban vannak. • Ha a sugár hullámtanilag ritkább közegből lép a sűrűbb közegbe; akkor a beesési szög nagyobb, mint a törési szög. azaz: α>β, beesési merőlegesheztörik a sugár

23. Ha a sugár hullámtanilag sűrűbb közegből lép a ritkább közegbe; akkor a beesési szög kisebb, mint a törési szög. azaz: α<β, beesési merőlegestőltörik a fénysugár. • A merőlegesen érkező fénysugarak nem törnek meg.

24. Teljes visszaverődés Ha a hullám a hullámtanilag sűrűbb közeg felől érkezik, akkor a beesési szögek között van egy olyan ún. „határszög”, amelyhez -os törési szög tartozik. A határszögnél nagyobb beesési szög esetében a hullám nem hatol be a ritkább közegbe, hanem a közös felületről teljes mértékben visszaverődik. Ez a jelenség a teljes visszaverődés.(Alkalmazása: Szivárvány, optikai kábelek)

25. Teljes visszaverődés

26. Hullámok találkozása,a szuperpozíció Két vagy több hullám hatását a hullámtér egy adott pontjában egymástól függetlenül vehetjük számításba. A találkozás helyén létrejövő rezgésállapot az egyes hullámokban terjedő rezgések eredője.

27. Hullámok elhajlása Keskeny résen áthaladva a hullám behatol az úgynevezett árnyéktérbe is. Ez a hullámelhajlás jelensége. d>>λd> λ d~λ d – rés szélessége

28. Hullámok interferenciája I. Olyan speciális hullámok találkozása, amelyekállandó fáziskülönbséggel működőhullámforrásokból érkeznek. A maximális erősítésű pontok azok lesznek, ahol a fenti hullámok azonos fázisban érkeznek. Maximális gyengítést kapunk, ahol a hullámok ellenkező fázisban érkeznek. Azonos fázisú hullámforrások esetén erősítést kapunk azokban a pontokban, ahol , és gyengítést, ahol

30. Állóhullámok • Olyan speciális interferencia, ahol a találkozó hullámok amplitúdója megegyezik. • Ennek eredményeképpen a közegnek lesznek olyan pontjai melyek kitérése nulla marad mindig, ezek a csomópontok. • Két csomópont között azonban a közeg elemei azonos fázisban, de különböző amplitúdóval rezegnek.