Номер 5, страница 173 - гдз по физике 9 класс учебник Закирова, Аширов

5. Какими свойствами обладает волна?

Волна — это процесс распространения колебаний в пространстве с течением времени. Волны обладают рядом фундаментальных свойств, которые определяют их поведение при взаимодействии со средой и другими волнами.

Перенос энергии без переноса вещества

Это основное свойство любой волны. Волны переносят энергию от одной точки пространства к другой, однако частицы среды, в которой распространяется волна, не перемещаются вместе с волной на большие расстояния. Они лишь совершают колебательные движения около своих положений равновесия, передавая энергию соседним частицам. Например, волны на воде заставляют поплавок колебаться вверх-вниз, но не переносят его к берегу.

Ответ: Волна переносит энергию, но не переносит вещество.

Отражение

Отражение — это явление, при котором волна, достигающая границы раздела двух сред, изменяет направление своего распространения и возвращается в исходную среду. Этот процесс описывается законом отражения: угол падения волны на поверхность равен углу отражения ($ \alpha_i = \alpha_r $). Падающий луч, отражённый луч и перпендикуляр (нормаль), проведённый к границе раздела в точке падения, лежат в одной плоскости. Примерами отражения являются эхо (отражение звука) и изображение в зеркале (отражение света).

Ответ: Отражение — это возвращение волны в исходную среду при падении на границу раздела сред.

Преломление

Преломление (или рефракция) — это изменение направления распространения волны при её переходе из одной среды в другую. Это происходит из-за того, что скорость распространения волны в разных средах различна. Закон преломления (закон Снеллиуса) связывает углы падения и преломления: $ \frac{\sin\alpha}{\sin\beta} = \frac{v_1}{v_2} = n_{21} $, где $ \alpha $ — угол падения, $ \beta $ — угол преломления, $ v_1 $ и $ v_2 $ — скорости волны в первой и второй средах соответственно, а $ n_{21} $ — относительный показатель преломления второй среды относительно первой. Из-за преломления света ложка в стакане с водой кажется изогнутой.

Ответ: Преломление — это изменение направления волны при переходе из одной среды в другую, вызванное изменением скорости её распространения.

Интерференция

Интерференция — это явление взаимного усиления или ослабления двух или более когерентных волн (волн с одинаковой частотой и постоянной разностью фаз) при их наложении друг на друга. В точках, где фазы волн совпадают, происходит конструктивная интерференция (усиление), а где фазы противоположны — деструктивная интерференция (ослабление). В результате образуется устойчивая картина чередующихся максимумов и минимумов амплитуды. Примерами являются радужные разводы на мыльных пузырях или масляных плёнках.

Ответ: Интерференция — это сложение когерентных волн, приводящее к устойчивой картине усиления и ослабления колебаний в разных точках пространства.

Дифракция

Дифракция — это явление, при котором волны способны огибать препятствия. Дифракция проявляется в отклонении распространения волн от законов геометрической оптики. Этот эффект становится заметным, когда размеры препятствия или отверстия сопоставимы с длиной волны ($ d \approx \lambda $). Благодаря дифракции мы можем слышать звук из-за угла, хотя источник звука не видим. Дифракция света на малых объектах приводит к образованию сложной картины из светлых и тёмных полос.

Ответ: Дифракция — это способность волн огибать препятствия и проникать в область геометрической тени.

Поляризация

Поляризация — свойство, присущее только поперечным волнам (например, электромагнитным, включая свет). Оно описывает ориентацию вектора колебаний (например, вектора напряжённости электрического поля $ \vec{E} $) в плоскости, перпендикулярной направлению распространения волны. Если колебания происходят в одной определённой плоскости, волна называется плоскополяризованной. Естественный свет, как правило, не поляризован, то есть колебания в нём происходят хаотично во всех направлениях. Поляризационные фильтры (например, в солнцезащитных очках) пропускают колебания только в одной плоскости, уменьшая блики.

Ответ: Поляризация — это упорядоченность ориентации колебаний в поперечной волне.

Дисперсия

Дисперсия — это явление зависимости скорости распространения волны в среде от её частоты (или длины волны). Из-за дисперсии волновой пакет (импульс), состоящий из волн разной частоты, со временем "расплывается". Самый известный пример — разложение белого света в спектр (радугу) при прохождении через призму. Это происходит потому, что показатель преломления стекла для фиолетового света (высокая частота) больше, чем для красного (низкая частота), и фиолетовые лучи отклоняются сильнее.

Ответ: Дисперсия — это зависимость скорости распространения волны (или показателя преломления среды) от её частоты.

Поглощение

Поглощение — это процесс уменьшения энергии (и, следовательно, амплитуды) волны при её распространении в среде. Энергия волны преобразуется в другие виды энергии, чаще всего во внутреннюю (тепловую) энергию среды. Степень поглощения зависит от свойств среды и частоты волны. Например, тёмные поверхности хорошо поглощают свет, а звукоизоляционные материалы эффективно поглощают звуковые волны.

Ответ: Поглощение — это уменьшение энергии волны при её прохождении через среду за счёт преобразования в другие виды энергии.