Fale t t + Dt.

Prezentacja na temat: "Fale t t + Dt."— Zapis prezentacji:

1 Fale t t + Dt

2 Rodzaje fal

3 Rodzaje fal Poprzeczne: Kierunek drgań prostopadły do kierunku rozchodzenia się fali. – Fale na wodzie Drgania struny Fale elektromagnetyczne w próżni Podłużne: Kierunek drgań równoległy do kierunku rozchodzenia się fali. - Fale dźwiękowe

4 Własności fali Długość: Odległość  pomiędzy punktami o tej samej fazie. Amplituda: Maksymalne odchylenie A od punktu równowagi . Liczba falowa: k = 2p/l  Długość fali y Amplituda A x A

5 Własności fali Okres: Okres czasu w jakim punkt fali wykonuje jedno pełne drganie. Częstotliwość: Ilość drgań w ciągu jednej sekundy, f = 1/T. Prędkość fazowa: Prędkość z jaką przemieszcza się czoło fali Prędkość fazowa zależy jedynie od własności ośrodka w którym rozchodzi się fala, a nie zależy od jej amplitudy

6 Prędkość fazowa fali

7 Równanie fali W punkcie x=0 znajduje się źródło fali powodujące zaburzenia ośrodka wg równania x y Zaburzenie to dociera do punktu x=b po czasie x y x = b Zmiany w punkcie x=b są opóźnione o t względem zmian w punkcie x=0 x y x = v t v

8 Równanie falowe Analogicznie:

9 Fala elektromagnetyczna

10 Prędkość fazowa fali elektromagnetycznej
Równanie falowe z x y E B z x y E B Wychodząc z równań Maxwella można pokazać, że pole elektryczne i magnetyczne spełniają równania falowe: Prędkość fazowa fali elektromagnetycznej równa jest prędkości światła!!

11

12 Fale elektromagnetyczne
                                                                                                                                                                      

13 promieniowanie a) Proces emisji energii w postaci fal lub cząstek; B E
b) promieniowanie elektromagnetyczne: fala elektromagnetyczna (oscylacje pola elektrycznego i magnetycznego) lub strumień cząstek - fotonów

14 Pole elektryczne i magnetyczne
x y E B

15 Energia fali elektromagnetycznej
Chwilowa gęstość energii pole elektromagnetycznego: Średnia gęstość energii: uav

16 Wektor Poyntinga cdt Szybkość przepływu energii przez jednostkę powierzchni jest opisywana przez wektor Poyntinga dA

17 Natężenie Natężenie fali I jest to średnia szybkość z jaką fala elektromagnetyczna przenosi energię przez powierzchnię prostopadłą do kierunku propagacji fali, dzielona przez powierzchnię: Natężenie i gęstość energii wiąże równanie

18 Interferencja fali

19 Superpozycja fali Co się stanie gdy „zderzą” się dwie fale
Nastąpi ich „dodanie” , czyli superpozycja.

20 Zasada Huygens’a Wszystkie punkty do których dociera czoło fali, stają się wtórnymi źródłami fali, rozchodzącej się we wszystkich kierunkach z prędkością taką samą jak fala pierwotna.

21 Fatamorgana Nad powierzchnią gorącego piasku, warstwa powietrza nagrzewa się. Współczynnik załamania gorącego powietrza jest mniejszy od współczynnika dla warstw chłodniejszych. Prędkość światła jest więc większa ( ) i fale Huygensa mają większy promień, fronty falowe przestają być równolegle i promienie padające pod dużym kątem względem powierzchni ulęgają ugięciu. Spragniony obserwator widzi dwa obrazy: rzeczywisty i pozorny – rzekomo odbity w wodzie.

22 Interferencja b) interferencja konstruktywna:
c) interferencja destruktywna:

23 Interferencja fali –doświadczenie Younga
R>>d

24 Interferencja fali Maksima: d sin q = m l Minima: d sin q = (m + ½) l

25 Położenie prążków na ekranie
Dla małych q, sin tan q , więc Odległość pomiędzy najbliższymi prążkami

26 Eksperyment Younga

27 Odbicie fali Od ośrodka gęstszego Od ośrodka rzadszego

28 Fala elektromagnetyczna na granicy 2 ośrodków
Załóżmy, że na granicę 2 ośrodków pada fala prostopadle elektromagnet. (na rysunku zaznaczono, że pada pod małym kątem do prostopadłej)

29 Pierścienie Newtona

30 Interferencja w cienkich warstwach
Przy padaniu światła prostopadle do powierzchni: n n’ a) maksima interferencyjne w świetle odbitym (minima w świetle przechodzącym) t m = 0,1, … b) Minima w świetle odbitym (maksima w świetle przechodzącym ) m = 0,1, …

31 Interferometr Michelsona

32 Klasyfikacja fal elektromagnetycznych
W większości przypadków oscylacje są przypadkowe. Jeśli oscylacje są harmoniczne, to fala jest monochromatyczna Światło monochromatyczne daje wrażenie jednej barwy. liniowa polaryzacja kołowa polaryzacja

33

34 Zachód Słońca Zachód Słońca: światło pokonuje grubą warstwę atmosfery i na skutek rozpraszania z całego widma światła białego zostaje tylko żółto-czerwony zakres, ponieważ światło rozproszone jest niebieskie ( i spolaryzowane).