Номер 2, страница 287 - гдз по физике 9 класс учебник Громов, Родина

Глава 8. Строение и эволюция Вселенной. Параграф 69. Спектр электромагнитного излучения. Темы докладов - номер 2, страница 287.

Условие.

2. Мир волн.

Решение.

"Мир волн" — это фундаментальная область физики, описывающая распространение колебаний в пространстве. Волны переносят энергию без переноса вещества и лежат в основе множества явлений, от звука и света до радиосвязи и землетрясений.

Что такое волна?

Волна — это процесс распространения колебаний в среде или в вакууме. Ключевой особенностью волны является перенос энергии от одной точки к другой без переноса вещества. Частицы среды, в которой распространяется волна (например, частицы воды или воздуха), совершают колебания около своих положений равновесия, но не перемещаются вместе с волной. Представьте себе волну, бегущую по натянутой веревке: каждый участок веревки движется только вверх и вниз, в то время как само возмущение (волна) движется вдоль веревки.

Ответ: Волна — это распространяющееся в пространстве возмущение, которое переносит энергию, но не вещество.

Типы волн

Волны можно классифицировать по двум основным признакам.

1. По природе среды, необходимой для распространения:

• Механические волны: Для их распространения необходима упругая среда (твердая, жидкая или газообразная). Примеры: звуковые волны в воздухе, волны на поверхности воды, сейсмические волны в земной коре.

• Электромагнитные волны: Не нуждаются в среде для распространения и могут двигаться в вакууме. Они представляют собой распространяющиеся в пространстве колебания электрического и магнитного полей. Примеры: видимый свет, радиоволны, рентгеновские лучи, микроволны.

2. По направлению колебаний частиц среды относительно направления распространения волны:

• Поперечные волны: Колебания происходят перпендикулярно направлению распространения волны. Примеры: волны на струне, электромагнитные волны.

• Продольные волны: Колебания происходят вдоль направления распространения волны. Они представляют собой чередующиеся области сжатия и разрежения среды. Пример: звуковые волны.

Ответ: Волны делятся на механические и электромагнитные по необходимости среды, а также на поперечные и продольные по направлению колебаний.

Характеристики волн

Любая периодическая волна описывается набором физических величин:

• Амплитуда ($\text{A}$): Максимальное смещение колеблющихся частиц или полей от положения равновесия. Амплитуда связана с энергией, переносимой волной: чем больше амплитуда, тем больше энергия.

• Длина волны ($\lambda$): Расстояние между двумя ближайшими точками волны, колеблющимися в одинаковой фазе (например, между двумя соседними гребнями). Измеряется в метрах (м).

• Период ($\text{T}$): Время одного полного колебания. Измеряется в секундах (с).

• Частота ($\nu$ или $\text{f}$): Число полных колебаний за единицу времени. Измеряется в герцах (Гц). Частота и период связаны соотношением: $\nu = \frac{1}{T}$.

• Скорость волны ($\text{v}$): Скорость, с которой перемещается фронт волны. Она связана с длиной волны и частотой фундаментальным волновым уравнением: $v = \lambda \nu$.

Ответ: Основные характеристики волны — это амплитуда, длина волны, частота, период и скорость, связанные между собой уравнением $v = \lambda \nu$.

Волновые явления

Все типы волн, независимо от их природы, демонстрируют ряд общих явлений:

• Отражение: Изменение направления распространения волны на границе двух сред, при котором волна возвращается в исходную среду.

• Преломление: Изменение направления распространения волны при переходе из одной среды в другую, вызванное изменением скорости волны.

• Дифракция: Способность волн огибать препятствия. Это явление особенно заметно, когда размеры препятствия сравнимы с длиной волны.

• Интерференция: Явление взаимного усиления или ослабления двух или более волн при их наложении друг на друга. В результате в одних точках пространства наблюдаются максимумы (конструктивная интерференция), а в других — минимумы (деструктивная интерференция) амплитуды.

• Поляризация: Свойство поперечных волн, описывающее ориентацию вектора колебаний в плоскости, перпендикулярной направлению распространения. Продольные волны (например, звук) не могут быть поляризованы.

Ответ: Ключевые волновые явления, общие для всех типов волн, включают отражение, преломление, дифракцию, интерференцию и (для поперечных волн) поляризацию.