Мазмұны І кіріспе ІІ негізгі бөлім
§2. Толқындардың серпімді ортада таралуы
жүктеу/скачать 0,59 Mb.
|
Мазм?ны І кіріспе ІІ негізгі б?лім
| §2. Толқындардың серпімді ортада таралуы.
Егер серпімі (қатты, сұйық немес газ тәрізді) ортаның әйтеуір бір жерінде оның бөлшектерінің тербелісін қоздырсақ, онда бөлшектер арасындағы өз ара әсер салдарынан бұл тербеліс осы ортадағы бөлшектердің бірінен – бірі кейбір жылдамдықпен таралады. Тербеістің кеңістікте таралу процесі толқын деп аталады. Толқын таралатын о ртаның бөлшектері толқынмен ілесіп кетпейді, олар өзінің тепе – теңдік қалпының маңында ғана тербеледі. Толқындар таралатын бағытпен салыстырғандағы бөлшектер тербелісінің бағытына байланысты қума және көлденең толқындар болып бөлінеді. Қума толқында ортаның бөлшектері толқынның таралу бағыты бойынша тербеледі. Көлденең толқында ортаның бөлшектері толқынның таралу бағытына перпендикуляр бағытта тербеледі. Механикалық көлденең толқындар ығысу кедергісі бар ортада ғана пайда бола алады. Сондықтан сұйық және газ тәріздес ортада тек қума толқын ғана пайда болуы мүмкін. Қатты ортада қума толқын да, көлденең толқында пайда болуы мүмкін. 2 – суретте орта көлденең толқын тараған кездегі, бөлшектердің қозғалысы к елтірілген. 1,2,3, және т.б. нөмірермен бір – бірінен 1/4 Т – ға тең қашықтықта, яғни толқын бөлшектер шарик период жасағанда жүгіріп өткен қашықтықта тұрған бөлшектер белгіленген. Схема ноьдік уақыт ретінде алынған уақыт кезеңінде, толқын ось бойымен солдан оңға қарай тарай отырып, 1 бөлшегіне жетті. Соның салдарынан басқа бөлшектерді өзімен ілестіре отрып бір бөлшектің теңдік қалыптан жоғары қарай ығыса бастады. Ширек период өткен соң 1 бөлшегі шекті жоғары қалпына жетеді, дәл осы кезде 2 бөлшегі тепе – теңдік қалыптан ығыса бастайды. Тағы да ширек период өткенде бірінші бөлшек, жоғарыдан төмен қарайғы бағытта қозғала отырып, тепе – теңдік алыптан өтеді. Екінші бөлшек шеткі жоғары қалыпқа жетеді, ал үшінші бөлшек тепе – теңдік қалыптан жоғары қарай ығса бастайды. Т шамасына тең уақыт мезетінде бірінші бөлшек тербелістің толық циклін бітіп, бастапқы кезеңдегідей қоғалыс күйінде болады. Бұл Т уақыт мезетіндегі толқын, Т жолын жүріп, 5 бөлшегіне жетеді. 3 – суретте ортада қума толқын таралған кездегі бөлшектердің қозғалысы көрсетілген. Көлденең толқындағы бөлшектердің қасиетіне байланысты барлық тұжырымдарды, жоғары және төмен ығысуларды оң және сол ығысулармен алмастыра отырып, берілген жағдайға көшуге болады. 3 – суретке қарағанда орта арқылы қума тоқын өткене толқынның таралу бағыты бойынша жылдамдықпен қозғалатын, бөлшектердің алама кезек ауысып отыратын тығыздалуы мен сиреуі (бөлшектердің тығызалуы суретте пунктирмен белгіленген) пайда болады. Ылғи толқын бар болып тұрған уақыттың ішінде ортаның бөлшектері өзінің тепе – теңдік қалыпының м аңына тербеліс жасайды. 2 және 3 – суреттерде көрсетілгендей әр түрлі бөлшектер фазасы бойынша ығыса тербеледі. Бір – бірінен Т қашықтықта тұрған бөлшектер бірдей фазада (фазаға 2 - ді қосу ешкандай әсер етпейді) тербеледі. Бірдей тербелетін (бірдей фазада) ең жақын орналасқан бөлшектердің арасы толқын ұзындығы деп аталады. (толқыннның таралу бағыты бойынша есептелетін х қашықтығының функциясы ретінде қарастырлатын, бөлшектің тепе – теңдік қалыптан ығысуы кескінделген 4 – суреті қараңыз). Толқын ұзынығы толқынның период ішінде таралатын қашықтығына тең болатындығы айқын: Т (2.1) Осы қатынастағы Т шамасын 1/ - тербеіс жиілігі 1/ арқыл алмастырып, төмендегіні аламыз: (2.2) Соңғы қатынасты төмендегі байлам арқылы да алуға болады. Бір секунд ішінде толқын көзі, әрбір тербеліс кезінде бір «жал» және бір «сай» туғыза отырып, тербеліс жасайды. Толқын көзі - інші тербеліс жасаған кезеңде, бірінші «жал» мен «сай» қашықтығында орналасуы керек. Шындығында х өсі бойынша орналасқан бөлшектер (2 – және 3 – суреттерде кескінделгендей) ғана емес, кейбір көлем ішіндегі бөлшектер жиыны да тербеледі. Тербеліс көзінен тарай отырып, толқынды процесс кеңістіктің жаңа бөлшектерін қамти береді. Уақыт мезетінде тербеліс келіп жеткен нүктелердің геометриялық орны толқын фронты (немесе толқындық фронт) деп аталады. Толқын фронты кеңістіктің толқындық процесс қамтыған аймағын тербеліс әлі пайда болмаған аймағынан бөліп тұрған бет болып саналады. Бірдей фазада тербелетін нүктелердің геометриялық орны толқындық бет деп аталады. Толдық бетті кеңістіктің толқындық процесс қамтитын кез – келген нүктесі арқылы жүргізуге болады. Демек, уақыттың әрбір кезеңінде толқын фронты біреу ғана болғанымен, толқындық беттердің шексіз көп жиыны болады. Толқынық беттер қозғалыссыз қалып отырады (олар бірдей фазада тербелетін бөлшектердің орнықты қалпы арқылы өтеді). Толқын фронты үнемі орын ауыстырып отырады. Толқындық бет кез – келген формада болуы мүмкін. Қарапайым жағдайда олар жазықтық немесе сфера формасында болады. Осыған орай толқын да бұл жағдайда жазық немесе сфералық деп аталады. Жазық толқында толқындық беттер бір – бірінен параллель жазықтықтар, ал сфералық толқында – концентірлік сфералар түрінде болады. жүктеу/скачать 0,59 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|