Колебания и волны

§ 30. Незатухающие колебания. Автоколебательные системы

Свободные колебания всегда затухают из-за потерь энергии (трение, сопротивление среды, сопротивление проводников электрического тока и т. п.). Между тем и в технике и в физических опытах крайне нужны незатухающие колебания, периодичность которых сохраняет...

§ 31. Ламповый генератор электрических колебаний

В томе II, § 106, мы познакомились с устройством электронной лампы и видели, что изменение напряжения на ее сетке меняет силу тока в ее анодной цепи. Когда сетка заряжена отрицательно, то электроны не могут пролетать к аноду, ток не идет, лампа, как говор...

§ 32. Учение о колебаниях

Мы начали изучение колебаний с механических колебаний. Мы убедились далее, что в основе звуковых явлений, т. е. явлений, воспринимаемых ухом, тоже лежат механические колебания, отличающиеся от колебаний маятника лишь более высокими частотами. Затем мы рас...

§ 33. Волновые явления

Мы перейдем теперь к изучению распространения колебаний. Если речь идет о механических колебаниях, т. е. о колебательном движении частиц какой-либо твердой, жидкой или газообразной среды, то распространение колебаний означает передачу колебаний от одних ч...

§ 34. Скорость распространения волн

В том, что распространение механических волн происходит не мгновенно, нас убеждают простейшие наблюдения. Каждый видел, как постепенно и равномерно расширяются круги на воде или как бегут морские волны. Здесь мы непосредственно видим, что распространение ...

§ 35. Радиолокация, гидроакустическая локация и звукометрия

Если скорость распространения волн известна, то измерение их запаздывания позволяет решить обратную задачу: найти пройденное ими расстояние. Ничтожные промежутки времени, затрачиваемые электромагнитными волнами на пробег наземных расстояний, теперь уже не...

§ 36. Поперечные волны в шнуре

Мы перейдем теперь к более подробному изучению механических волн. Их свойства зависят от многих обстоятельств: от вида связи между смежными участками среды, от размеров среды (например, в теле ограниченных размеров картина распространения будет иная, чем ...

§ 37. Продольные волны в столбе воздуха

Мы познакомимся теперь с другим видом волн, причем опять возьмем тело удлиненной формы, а именно столб воздуха, заключенный в трубе. Вдоль трубы может двигаться поршень. Заставим этот поршень совершать гармоническое колебание. Что будет происходить в стол...

§ 38. Волны на поверхности жидкости

Мы уже упоминали о волнах, образование которых обусловлено не силой упругости, а силой тяжести. Именно поэтому нас не должно удивлять, что волны, распространяющиеся по поверхности жидкости, не являются продольными. Однако они не являются и поперечными: дв...

§ 39. Перенос энергии волнами

Распространение механической волны, представляющее собой последовательную передачу движения от одного участка среды к другому, означает тем самым передачу энергии. Эту энергию доставляет источник волны, когда он приводит в движение непосредственно прилега...

§ 40. Отражение волн

Поставим на пути волн в водяной ванне плоскую пластинку, длина которой велика по сравнению с длиной волны . Мы увидим следующее. Позади пластинки получается область, в которой поверхность воды остается почти в покое (рис. 83). Другими словами, пластинка с...

§ 41. Дифракция

Образование тени в случае световых волн — часто наблюдаемое и привычное явление. Иначе обстоит дело со звуковыми волнами. От них очень трудно заслониться. Мы слышим звук из-за угла дома или стоя за забором, за деревом и т. п. Почему эти препятствия не отб...

§ 42. Направленное излучение

В опытах с волнами в водяной ванне мы получали круговую волну при помощи острия, ударяющего по поверхности воды, а для получения волны с прямолинейным фронтом мы заменяли острие ребром линейки. Заметим, что при этом линейку, ударяющую по поверхности воды,...

§ 43. Наложение волн

Проделаем следующий опыт с волнами в водяной ванне. Заставим колебаться на двух упругих пластинках две линейки, ударяющие по поверхности воды и создающие две плоские волны (рис. 90). Линейки поставлены под углом друг к другу так, что посылаемые ими волнов...

§ 44. Интерференция волн

Однако если происходит наложение волн одинаковой частоты, имеющих, следовательно, одинаковую длину волны, то могут возникнуть своеобразные и очень важные явления, к которым мы теперь и перейдем. Рис. 91. Результаты наложения кольцевых волн Укрепим на одно...

§ 45. Условия образования максимумов и минимумов

Можно ли сказать заранее, где в интерференционной картине получатся максимумы колебаний, а где минимумы? Рассмотрим рис. 92, на котором изображена схема интерференции волн от двух когерентных источников  и . Пусть оба источника колеблются в одной фазе, т....

§ 46. Интерференция звуковых волн

Подобно дифракции, интерференция характерна для любых волновых явлений независимо от природы волн. Мы рассмотрели основные относящиеся сюда явления на примере волн, распространяющихся на поверхности воды. Ниже мы познакомимся с интерференцией электромагни...

§ 47. Стоячие волны

Особого вида интерференционная картина, называемая стоячей волной, получается в том случае, если две когерентные и одинаковые по интенсивности волны распространяются навстречу друг другу. Наложение таких волн происходит всякий раз, когда волна падает на х...

§ 48. Колебания упругих тел как стоячие волны

Каждая из двух одинаковых бегущих воли, образующих стоячую волну, переносит энергию в направлении своего распространения. Так как эти направления противоположны друг другу, то в результате переноса энергии в стоячей волне нет. Энергия остается на месте, п...

§ 49. Свободные колебания струны

Для опытов со струной удобен прибор, изображенный на рис. 98. Один коней струны закреплен, а другой перекинут через блок, и к нему можно подвешивать тот или иной груз. Таким образом, сила натяжения струны нам известна: она равна весу груза. Доска, над кот...

§ 50. Стоячие волны в пластинках и других протяженных телах

Стоячие волны могут получаться в телах любой формы, а не только в таких сильно удлиненных телах, струна или шнур. Неподвижные места стоячей волны — ее узлы — представляют собой поверхности, рассекающие объем тела на участки, в середине которых наиболее си...

§ 51. Резонанс при наличии многих собственных частот

Мы знаем, что резонансные явления — нарастание амплитуды вынужденных колебаний системы — наступают тогда, когда частота силы совпадает с собственной частотой системы. Как будет обстоять дело в том случае, если у системы не одна собственная частота, а целы...

§ 52. Условия хорошего излучения звука

В предыдущем параграфе мы отметили, что резонансный ящик существенно усиливает интенсивность звука камертона. Происходит ли только благодаря тому, что воздушный столб в ящике резонирует на частоту камертона, или же здесь играют роль еще какие-нибудь услов...

§ 53. Бинауральный эффект. Звукопеленгация

Мы вновь вернемся теперь к бегущим волнам, распространяющимся в воздухе, и познакомимся в этом параграфе с некоторыми явлениями, зависящими от расположения источника этих волн. Если источник звука находится прямо перед наблюдателем или позади него, то каж...

§ 54. Электромагнитные волны

В §§ 33, 34 мы уже упоминали об электромагнитных волнах и об огромной скорости их распространения, равной  в вакууме. Напомним и подчеркнем еще раз, что электромагнитные волны возникают вследствие связи между изменениями электрического и магнитного полей....

§ 55. Условия хорошего излучения электромагнитных волн

Как уже было сказано, в электромагнитной волне проявляется взаимная связь электрического и магнитного полей: изменение одного из них вызывает появление другого. Возникновение электрического поля в результате изменения магнитного есть не что иное, как явле...

§ 56. Вибратор и антенны

В открытой цепи — вибраторе — заряды располагаются не только на обкладках, а на всем проводе вибратора. Наличие на концах вибратора каких-либо обкладок — пластин, шаров и т. п. — вообще не обязательно. Вибратор может представлять собой просто прямолинейны...

§ 57. Опыты Герца по получению и исследованию электромагнитных волн. Опыты Лебедева

Теория Максвелла не только предсказала существование электромагнитных волн, но и указала условия, необходимые для успеха опытов: достаточно высокая частота электрических колебаний и открытая форма цепи. Герц, предпринимая в 1888 г. свои известные опыты, п...

§ 58. Электромагнитная теория света. Шкала электромагнитных волн

Теория электромагнитных волн позволила объяснить с единой точки зрения множество разнообразных электромагнитных явлений. Но из этой теории вытекал еще один вывод огромной важности. Пользуясь данными, полученными из измерения чисто электрических величин (с...

§ 59 Опыты с электромагнитными волнами

Чтобы воспроизвести некоторые из опытов Герца и получить тем самым более подробное представление об электромагнитной волне, в настоящее время нет надобности обращаться к старинной «искровой» технике возбуждения волн. Мы уже знаем, как с помощью автоколеба...

Sponsor

Sponsor