Сусідні частинки середовища взаємодіють один з одним, і якщо одна частинка почне коливатися, то ці коливання передаються іншим частинкам з деякою швидкістю v. Процес поширення таких коливань в просторі називається хвилею.
Хвилі бувають поздовжні і поперечні. У поздовжніх хвилях частинки коливаються (зміщуються) вздовж напрямку поширення хвилі, тобто вздовж вектора швидкості хвилі.
Приклад. коливання щільності середовища, звук.
У поперечних хвилях зміщення частинок середовища перпендикулярно до напрямку поширення хвилі. Поздовжні хвилі виникають, якщо на частинки середовища діють сили потенційного поля, а поперечні хвилі - при дії сил вихрового поля.
Геометричне місце точок, до яких в даний момент часу дійшли коливання (хвиля), називається хвильовим фронтом (це поверхня, по одну сторону якої частки середовища коливаються, а по іншу - ще немає.
Хвильовий поверхнею називається геометричне місце точок, в яких частинки середовища коливаються в однаковій фазі або відчувають однакові зміщення. Хвильовий фронт і хвильові поверхні завжди перпендикулярні до напрямку поширення хвилі.
Якщо хвильовий фронт і хвильові поверхні є площинами, то хвиля називається плоскою, якщо сферами, то хвиля - сферична.
Довжина хвилі - це відстань між двома сусідніми точками, що коливаються в однаковій фазі (котрі відчувають однакове зміщення).
Період коливань T - це час, за яке хвиля зі швидкістю v проходить шлях.
, a величина називається хвильовим числом.
З огляду на це, отримуємо вираз для хвильової функції плоскої хвилі, що розповсюджується вздовж осі x:
,
де - фаза хвилі, що залежить і від часу, і від координати.
У точці з координатою x початковою фазою коливань буде величина. Хвильова функція описує коливання всіх частинок середовища в довільний момент часу. Хвилі з однієї фіксованою частотою і постійною амплітудою називаються монохроматичними. Для монохроматичної хвилі хвильова функція є нескінченною косинусоид (або синусоїдою), що розповсюджується в просторі зі швидкістю. Такі хвилі називають біжать.
Повернутися в зміст: