Zápisky ze septimy

2. Mechanické vlnění

2.1 Vznik a druhy vlnění

2.2 Rovnice postupného vlnění

2.3 Interference vlnění

2.4 Lom a odraz vlnění

2.5 Ohyb vlnění

2. Mechanické vlnění

-         Jeden z nejčastějších fyzikálních jevů

-         Zvuk, radiové vlny, mikrovlny, světlo, televizní vysílání

-         Vlnění mají různou fyzikální podstatu, ale platí pro ně řada společných zákonitostí

-         Kmitání šířící se prostorem od zdroje všemi směry

-         Dochází k přesunu energie, ne hmoty

-         Podstatou mechanického vlnění je přenos kmitání látkovým prostředím, šíření vln není spojeno s přenosem látky, vlněním se však přenáší energie

2.1 Vznik a druhy vlnění

-           Vzniká v látkách všech skupenství

-           Příčinou existence vazeb mezi částicemi prostředí

Vlnová délka

-         Fyzikální veličina

-         l [m]

-         Vzdálenost, do které se rozšíří vlnění za dobu jedné periody

-         l = vT = v/f

Druhy vlnění

1)       Postupné

a)     Příčné – částice kmitají kolmo na směr vlnění (hadice, lano)

b)    Podélné – částice kmitají ve směru, kterým vlněný postupuje (pružina)

2)       Stojaté – viz. Interference

Rychlost vlnění

-         Závisí na vlastnostech pružného prostředí (skupenství)

2.2 Rovnice postupného vlnění

-         Vztah umožňující okamžitou výchylku v každém bodě řady, kterou se vlnění šíří

-         Tato výchylka závisí na čase t a na vzdálenosti x od zdroje vlnění

-         Y = y_msinwt – pro kmitání

-         t= x/v

Rovnice postupné vlny

-         Y = y_msin2p(t/T – x/t)

-         Platí pro příčné i podélné vlnění

-         2p(t/T – x/t) – fáze vlnění (¡)

2.3 Interference vlnění

-         Interference = skládání vlnění

-         V místech, kde se vlny překrývají pozorujeme, že má amplituda různou velikost

-         Jednotlivé výchylky se sčítají

-         Princip superpozice

-         O výsledku vlnění y₁ a y₂ rozhodne jejich fázový rozdíl ¡

-         _D¡ = 2p/x.d – d= x₁ – x₂ = dráhový rozdíl – vzdálenost dvou bodů, které kmitají se stejnou fází

Zvláštní případy interference

-         Nastávají, když je dráhový rozdíl roven celistvému počtu půlvln interferujících vlnění

1)         Sudý počet půlvln

-                                                       D = 2kl/2 = kl

-                                                       Interferující vlnění se setkávají v každém bodě se stejnou fází ® vzniká interferenční maximum

2)         Lichý počet půlvln

-      D = (2k+1)l/2

-      Interferující vlnění se setkávají s opačnou fází ® interferenční minimum

-      Interferencí dvou vlnění o stejné vlnové délce, vzniká výsledné vlnění, jehož amplituda je největší v bodech, kde se setkávají se stejnou fází a nejmenší tam, kde se setkávají s fází opačnou

-      Interference rozhodne zda má zkoumaný jev vlnovou povahu (interference světla)

Stojaté vlnění

-         Vzniká interferencí 2 vlnění

-         Průběh vlnění vytváří dojem jako by vlna na vlákně stála a nepohybovala se

-         Zdroj – uzel = l/2

-         Zdroj – kmitna = l/4

-         Uzel = místo, kde je výchylka minimální – těleso nekmitá

-         Kmitna = místo, kde je výchylka maximální

Rozdíl mezi postupným a stojatým vlněním

-         Při postupném vlněním všechny body kmitají se stejnou amplitudou, ale různou fází, přenáší se energie

-         Při stojatém vlnění se energie nepřenáší, jen se periodicky mění potenciální energie pružnosti v kinetickou energii, všechny body kmitají mezi dvěma uzly se stejnou fází, ale s různou amplitudou

2.4 Odraz a lom vlnění

-         izotropní prostředí = z hlediska šíření vlnění má ve všech bodech i směrech stejné vlastnosti

-         vlnoplocha = plocha, jejíž body kmitají se stejnou fází

-         vlnění se šíří ve směru paprsku, který je vždy kolmý na vlnoplochu

Huygensův princip

-         každý bod vlnoplochy do něhož dospělo vlnění v určitém okamžiku můžeme pokládat za zdroj elementárního vlnění, které se z něho šíří v elementárních vlnoplochách. Vlnoplocha v dalším časovém okamžiku je vnější obalová plocha všech elementárních vlnoploch

-         určuje jak určit tvar vlnoplochy v určitém předcházejícím okamžiku

Odraz vlnění

-         řídí se zákonem odrazu: úhel odrazu je roven úhlu dopadu

-         odražený paprsek zůstává v rovině dopadu

-         k odrazu dochází, jestliže se vlnění dostane k pevné překážce

Lom vlnění

-         projevuje se změnou směru, kterým se vlnění po průchodu rozhraním dvou prostředí šíří

-         lom mechanického vlnění většinou nepozorujeme, mnohem větší význam má lom světla

2.5 Ohyb vlnění

-         vlnění se může šířit i za překážkou

-         poměrně složitý jev, pomocí Huygensova principu lze objasnit jen jeho podstatu

-         každý bod vlnoplochy, která dospěla k překážce je zdrojem elementárního vlnění, které se šíří všemi směry, tedy i do prostoru za překážkou

-         ohyb je tím výraznější, čím větší je vlnová délka vlnění

-         výrazně se ohyb projevuje u zvuku než u světla