Մեխանիկական ալիքի փոխանցում. Մեխանիկական ալիքներ՝ աղբյուր, հատկություններ, բանաձևեր

Ալիք– առաձգական միջավայրում տատանումների տարածման գործընթացը.

մեխանիկական ալիք- տարածության մեջ տարածվող և էներգիա կրող մեխանիկական խանգարումներ.

Ալիքների տեսակները:

երկայնական - միջավայրի մասնիկները տատանվում են ալիքի տարածման ուղղությամբ - բոլոր առաձգական միջավայրերում.

x

տատանումների ուղղությունը

շրջակա միջավայրի կետերը

լայնակի - միջինի մասնիկները տատանվում են ալիքի տարածման ուղղությամբ ուղղահայաց - հեղուկի մակերեսին:

X

Մեխանիկական ալիքների տեսակները.

առաձգական ալիքներ - առաձգական դեֆորմացիաների տարածում;

ալիքներ հեղուկի մակերեսին.

Ալիքի բնութագրերը.

Թող A-ն տատանվի օրենքի համաձայն.
.

Այնուհետև B-ն անկյան ուշացումով տատանվում է
, որտեղ
, այսինքն.

Ալիքային էներգիա.

մեկ մասնիկի ընդհանուր էներգիան է։ Եթե ​​մասնիկներ N, ապա որտեղ - էպսիլոն, V - ծավալ:

Էպսիլոն– էներգիա ալիքի միավորի ծավալի համար – ծավալային էներգիայի խտություն:

Ալիքային էներգիայի հոսքը հավասար է որոշակի մակերեսով ալիքների միջոցով փոխանցվող էներգիայի հարաբերությանը այն ժամանակին, որի ընթացքում իրականացվում է այդ փոխանցումը.
, վտ; 1 վտ = 1Ջ/վ:

Էներգիայի հոսքի խտություն - ալիքի ինտենսիվություն- էներգիայի հոսքը միավորի տարածքով - արժեք, որը հավասար է ալիքի կողմից փոխանցված միջին էներգիային մեկ միավորի ժամանակի վրա խաչմերուկի միավորի տարածքի համար:

[Վտ/մ2]

.

Umov վեկտոր– վեկտոր I, որը ցույց է տալիս ալիքի տարածման ուղղությունը և հոսքին հավասարալիքի էներգիան, որն անցնում է այս ուղղությամբ ուղղահայաց տարածքով.

.

Ալիքի ֆիզիկական բնութագրերը:

Վիբրացիոն:

1. ամպլիտուդություն

Ալիք:

1. ալիքի երկարությունը

   ալիքի արագությունը

   ինտենսիվացնել

Բարդ թրթռումներ (ռելաքսացիա) - տարբերվում են սինուսոիդայինից:

Ֆուրիեի փոխակերպում- ցանկացած բարդ պարբերական ֆունկցիա կարող է ներկայացվել որպես մի քանի պարզ (ներդաշնակ) ֆունկցիաների գումար, որոնց ժամանակաշրջանները բարդ ֆունկցիայի ժամանակաշրջանի բազմապատիկն են. սա ներդաշնակ վերլուծություն է: Հանդիպում է վերլուծիչներում։ Արդյունքը բարդ տատանումների ներդաշնակ սպեկտրն է.

ԲԱՅՑ

0

Ձայն -թրթռումներ և ալիքներ, որոնք գործում են մարդու ականջի վրա և առաջացնում լսողական սենսացիա։

Ձայնային տատանումները և ալիքները մեխանիկական թրթռումների և ալիքների հատուկ դեպք են: Հնչյունների տեսակները:

հնչերանգներ- ձայնը, որը պարբերական գործընթաց է.

1. պարզ - ներդաշնակ - թյունինգ պատառաքաղ

   բարդ - աններդաշնակ - խոսք, երաժշտություն

Բարդ տոնը կարելի է բաժանել պարզերի: Նման տարրալուծման ամենացածր հաճախականությունը հիմնարար տոնն է, մնացած ներդաշնակությունները (օվերտոնները) ունեն 2-ի հավասար հաճախականություններ։ եւ ուրիշներ. Նրանց հարաբերական ինտենսիվությունը ցույց տվող հաճախությունների մի շարք ակուստիկ սպեկտրն է:

Աղմուկ -ձայնը բարդ չկրկնվող ժամանակային կախվածությամբ (խշշոց, ճռռոց, ծափահարություններ): Սպեկտրը շարունակական է։

Ձայնի ֆիզիկական բնութագրերը:

Լսողության սենսացիայի առանձնահատկությունները:

Բարձրությունորոշվում է ձայնային ալիքի հաճախականությամբ: Որքան բարձր է հաճախականությունը, այնքան բարձր է տոնը: Ավելի մեծ ինտենսիվության ձայնը ավելի ցածր է:

Տեմբր- որոշվում է ակուստիկ սպեկտրով: Որքան շատ տոննա, այնքան հարուստ է սպեկտրը:

Ծավալը- բնութագրում է լսողական սենսացիայի մակարդակը. Կախված է ձայնի ինտենսիվությունից և հաճախականությունից: Հոգեֆիզիկական Վեբեր-Ֆեխների օրենքըԵթե ​​դուք ավելացնում եք գրգռվածությունը երկրաչափական առաջընթաց(նույնքան անգամ), ապա այս գրգռվածության զգացումը կաճի թվաբանական առաջընթաց(նույն չափով):

, որտեղ E-ն բարձրաձայնություն է (չափվում է ֆոներով);
- ինտենսիվության մակարդակ (չափվում է բելերով): 1 bel - ինտենսիվության մակարդակի փոփոխություն, որը համապատասխանում է ձայնի ինտենսիվության փոփոխությանը 10 անգամ, K - համաչափության գործակիցը կախված է հաճախականությունից և ինտենսիվությունից:

Ձայնի բարձրության և ինտենսիվության միջև կապը հետևյալն է հավասար բարձրության կորեր, կառուցված փորձարարական տվյալների վրա (նրանք ստեղծում են 1 կՀց հաճախականությամբ ձայն, փոխում են ինտենսիվությունը այնքան ժամանակ, քանի դեռ չի առաջանում լսողական սենսացիա, որը նման է ուսումնասիրվող ձայնի ծավալի զգացողությանը)։ Իմանալով ինտենսիվությունն ու հաճախականությունը՝ կարող եք գտնել ֆոնը:

Աուդիոմետրիա- լսողության սրության չափման մեթոդ. Գործիքը աուդիոմետր է։ Ստացված կորը աուդիոգրամ է: Որոշվում և համեմատվում է տարբեր հաճախականությունների լսողության սենսացիայի շեմը:

Աղմուկի չափիչ - աղմուկի մակարդակի չափում:

Կլինիկայումլսողականություն - ստետոսկոպ / ֆոնենդոսկոպ: Ֆոնենդոսկոպը թաղանթով և ռետինե խողովակներով խոռոչ պարկուճ է:

Ֆոնոկարդիոգրաֆիա - ֆոնի և սրտի աղմուկի գրաֆիկական գրանցում:

Հարվածային գործիքներ.

Ուլտրաձայնային- 20 կՀց-ից մինչև 20 ՄՀց հաճախականությամբ մեխանիկական թրթռումներ և ալիքներ: Ուլտրաձայնային արտանետիչները էլեկտրամեխանիկական արտանետիչներ են, որոնք հիմնված են պիեզոէլեկտրական ազդեցության վրա ( փոփոխական հոսանքէլեկտրոդներին, որոնց միջև՝ քվարց):

Ուլտրաձայնի ալիքի երկարությունը փոքր է ձայնի ալիքի երկարությունից՝ 1,4 մ՝ ձայն ջրում (1 կՀց), 1,4 մմ՝ ուլտրաձայն՝ ջրի մեջ (1 ՄՀց): Ուլտրաձայնը լավ արտացոլված է ոսկոր-պերիոստեում-մկանի սահմանին։ Ուլտրաձայնը չի ներթափանցի մարդու օրգանիզմ, եթե այն յուղով (օդաշերտ) չյուղվի։ Ուլտրաձայնի տարածման արագությունը կախված է շրջակա միջավայրից: Ֆիզիկական պրոցեսներ՝ միկրովիբրացիաներ, բիոմակրոմոլեկուլների ոչնչացում, կենսաբանական թաղանթների վերակառուցում և վնասում, ջերմային ազդեցություն, բջիջների և միկրոօրգանիզմների ոչնչացում, կավիտացիա։ Կլինիկայում՝ ախտորոշում (էնցեֆալոգրաֆ, կարդիոգրաֆ, ուլտրաձայնային), ֆիզիոթերապիա (800 կՀց), ուլտրաձայնային սկալպել, դեղագործություն, օստեոսինթեզ, ստերիլիզացում։

ինֆրաձայնային- 20 Հց-ից պակաս հաճախականությամբ ալիքներ: Անբարենպաստ գործողություն - ռեզոնանս մարմնում:

թրթռումներ. Օգտակար և վնասակար գործողություն. Մերսում. վիբրացիոն հիվանդություն.

Դոպլերի էֆեկտ– դիտորդի (ալիքի ստացողի) կողմից ընկալվող ալիքների հաճախականության փոփոխություն՝ կապված ալիքի աղբյուրի և դիտորդի հարաբերական շարժման հետ։

Դեպք 1. N մոտենում է I-ին:

Դեպք 2. Եվ մոտենում է Ն.

Դեպք 3. I-ի և H-ի մոտեցումը և հեռավորությունը միմյանցից.

Համակարգ. ուլտրաձայնային գեներատոր - ընդունիչ - անշարժ է միջավայրի համեմատ: Օբյեկտը շարժվում է: Այն ստանում է ուլտրաձայնային հաճախականությամբ
, արտացոլում է այն՝ ուղարկելով ընդունիչին, որը հաճախականությամբ ստանում է ուլտրաձայնային ալիք
. Հաճախականության տարբերություն - դոպլեր հաճախականության տեղաշարժ:
. Օգտագործվում է արյան հոսքի արագությունը, փականների շարժման արագությունը որոշելու համար։

Ալիքի գոյությունը պահանջում է տատանումների աղբյուր և նյութական միջավայր կամ դաշտ, որտեղ այս ալիքը տարածվում է: Ալիքներն ամենատարբեր բնույթ են կրում, բայց նրանք ենթարկվում են նմանատիպ օրինաչափությունների:

Ֆիզիկական բնույթով տարբերակել:

Ըստ անկարգությունների կողմնորոշման տարբերակել:

Երկայնական ալիքներ - Մասնիկների տեղաշարժը տեղի է ունենում տարածման ուղղությամբ. սեղմման ժամանակ միջավայրում անհրաժեշտ է ունենալ առաձգական ուժ. կարող է տարածվել ցանկացած միջավայրում: Օրինակներ.ձայնային ալիքներ

լայնակի ալիքներ - Մասնիկների տեղաշարժը տեղի է ունենում տարածման ուղղությամբ. կարող է տարածվել միայն առաձգական միջավայրում; անհրաժեշտ է միջավայրում ունենալ կտրող առաձգական ուժ. կարող է տարածվել միայն ամուր միջավայրում (և երկու միջավայրի սահմաններում): Օրինակներ.առաձգական ալիքներ մի լարով, ալիքներ ջրի վրա

Ըստ ժամանակից կախվածության բնույթի տարբերակել:

առաձգական ալիքներ - առաձգական միջավայրում տարածվող մեխանիկական տեղաշարժեր (դեֆորմացիաներ): Էլաստիկ ալիքը կոչվում է ներդաշնակ(սինուսոիդային), եթե դրան համապատասխան միջավայրի թրթռումները ներդաշնակ են.

հոսող ալիքներ - Ալիքներ, որոնք էներգիա են կրում տիեզերքում:

Ըստ ալիքի մակերեսի ձևի ՝ հարթ, գնդաձև, գլանաձև ալիք:

ալիքի ճակատայն կետերի տեղն է, որին հասել են տատանումները ներկա պահըժամանակ.

ալիքի մակերեսը- մեկ փուլով տատանվող կետերի տեղանք:

Ալիքի բնութագրերը

Ալիքի երկարությունը λ - հեռավորությունը, որի վրա ալիքը տարածվում է տատանումների ժամանակաշրջանին հավասար ժամանակում

Ալիքի ամպլիտուդ Ա - ալիքի մեջ մասնիկների տատանումների ամպլիտուդը

Ալիքի արագությունը v - միջավայրում շեղումների տարածման արագությունը

Ալիքի ժամանակաշրջան Տ - տատանումների ժամանակաշրջան

Ալիքի հաճախականությունը Ն - ժամանակաշրջանի փոխադարձությունը

Ճանապարհորդող ալիքի հավասարում

Շրջող ալիքի տարածման ժամանակ միջավայրի խանգարումները հասնում են տարածության հաջորդ կետերին, մինչդեռ ալիքը փոխանցում է էներգիա և իմպուլս, բայց նյութ չի փոխանցում (միջավայրի մասնիկները շարունակում են տատանվել տարածության նույն տեղում):

որտեղ v-արագություն , φ 0 - նախնական փուլ , ω – ցիկլային հաճախականություն , Ա- ամպլիտուդություն

Մեխանիկական ալիքների հատկությունները

1. ալիքի արտացոլումը – Ցանկացած ծագման մեխանիկական ալիքները կարող են արտացոլվել երկու լրատվամիջոցների միջերեսից: Եթե ​​միջավայրում տարածվող մեխանիկական ալիքը իր ճանապարհին հանդիպի ինչ-որ խոչընդոտի, ապա այն կարող է կտրուկ փոխել իր վարքի բնույթը: Օրինակ, երկու տարբեր լրատվամիջոցների միջերեսում մեխանիկական հատկություններալիքը մասամբ արտացոլվում է և մասամբ ներթափանցում երկրորդ միջավայրի մեջ:

2. Ալիքների բեկում – մեխանիկական ալիքների տարածման ժամանակ կարելի է դիտարկել նաև բեկման երևույթը՝ մեխանիկական ալիքների տարածման ուղղության փոփոխություն մի միջավայրից մյուսին անցնելու ժամանակ։

3. Ալիքի դիֆրակցիա – ալիքի շեղում ուղղագիծ տարածում, այսինքն՝ խոնարհվում են խոչընդոտների շուրջ։

4. Ալիքային միջամտություն – երկու ալիքների ավելացում. Մի տարածության մեջ, որտեղ մի քանի ալիքներ են տարածվում, դրանց միջամտությունը հանգեցնում է տատանումների ամպլիտուդի նվազագույն և առավելագույն արժեքներով շրջանների առաջացմանը:

Մեխանիկական ալիքների միջամտություն և դիֆրակցիա:

Ռետինե ժապավենի կամ պարանի երկայնքով հոսող ալիքը արտացոլվում է ֆիքսված ծայրից. սա ստեղծում է ալիք, որը շարժվում է հակառակ ուղղությամբ:

Երբ ալիքները վերադրվում են, կարող է դիտվել միջամտության երեւույթը: Միջամտության երևույթը տեղի է ունենում, երբ համահունչ ալիքները վերադրվում են:

համահունչ կանչեցալիքներունենալով նույն հաճախականությունները, մշտական ​​փուլային տարբերությունը, և տատանումները տեղի են ունենում նույն հարթությունում:

միջամտություն կոչվում է ժամանակի մեջ փոխադարձ ուժեղացման և տատանումների թուլացման երևույթ տարբեր կետերմիջին՝ համահունչ ալիքների սուպերպոզիցիայով։

Ալիքների սուպերպոզիցիայի արդյունքը կախված է այն փուլերից, որոնցում տատանումները դրվում են միմյանց վրա։

Եթե ​​A և B աղբյուրներից ալիքները հասնում են C կետ նույն փուլերում, ապա տատանումները կավելանան. եթե այն գտնվում է հակադիր փուլերում, ապա տեղի է ունենում տատանումների թուլացում։ Արդյունքում տարածության մեջ ձևավորվում է ուժեղացված և թուլացած տատանումների փոփոխվող շրջանների կայուն օրինաչափություն։

Առավելագույն և նվազագույն պայմաններ

Եթե ​​A և B կետերի տատանումները փուլային համընկնում են և ունեն հավասար ամպլիտուդներ, ապա ակնհայտ է, որ արդյունքում առաջացող տեղաշարժը C կետում կախված է երկու ալիքների ուղիների տարբերությունից։

Առավելագույն պայմաններ

Եթե ​​այս ալիքների ուղիների տարբերությունը հավասար է ալիքների ամբողջ թվի (այսինքն՝ կես ալիքների զույգ թվին) Δd = kλ , որտեղ կ= 0, 1, 2, ..., ապա այս ալիքների սուպերպոզիցիայի կետում ձևավորվում է ինտերֆերենցիա առավելագույնը:

Առավելագույն պայման :

A = 2x0.

Նվազագույն պայման

Եթե ​​այս ալիքների ուղու տարբերությունը հավասար է կենտ թվով կիսաալիքների, ապա դա նշանակում է, որ A և B կետերի ալիքները հակափուլում կգան C կետ և կվերացնեն միմյանց:

Նվազագույն պայման.

Ստացված տատանման ամպլիտուդը A = 0.

Եթե ​​Δd-ը հավասար չէ կիսաալիքների ամբողջ թվին, ապա 0< А < 2х 0 .

Ալիքների դիֆրակցիա.

Ուղղագիծ տարածումից և խոչընդոտների ալիքներով կլորացնելու երեւույթը կոչվում է.դիֆրակցիա.

Ալիքի երկարության (λ) և խոչընդոտի չափի (L) միջև կապը որոշում է ալիքի վարքը: Դիֆրակցիան առավել ցայտուն է արտահայտվում, եթե ընկնող ալիքի երկարությունը ավելի շատ չափսերխոչընդոտներ. Փորձերը ցույց են տալիս, որ դիֆրակցիան միշտ գոյություն ունի, բայց պայմանի դեպքում նկատելի է դառնում դ<<λ , որտեղ d-ը խոչընդոտի չափն է:

Դիֆրակցիան ցանկացած բնույթի ալիքների ընդհանուր հատկություն է, որը միշտ տեղի է ունենում, սակայն դրա դիտարկման պայմանները տարբեր են։

Ջրի մակերևույթի վրա ալիքը տարածվում է դեպի բավական մեծ խոչընդոտ, որի հետևում ստվեր է գոյանում, այսինքն. ալիքային գործընթաց չի նկատվում. Այս հատկությունը օգտագործվում է նավահանգիստներում բեկորների կառուցման համար: Եթե ​​խոչընդոտի չափը համեմատելի է ալիքի երկարության հետ, ապա խոչընդոտի հետևում ալիք կլինի: Նրա ետևում ալիքը տարածվում է այնպես, կարծես ընդհանրապես ոչ մի խոչընդոտ չկար, այսինքն. նկատվում է ալիքի դիֆրակցիա.

Դիֆրակցիայի դրսևորման օրինակներ . Լսելով բարձր խոսակցություն տան անկյունում, ձայներ անտառում, ալիքներ ջրի երեսին:

կանգնած ալիքներ

կանգնած ալիքներ ձևավորվում են ուղիղ և արտացոլված ալիքները գումարելով, եթե դրանք ունեն նույն հաճախականությունը և ամպլիտուդը։

Երկու ծայրերում ամրացված լարում առաջանում են բարդ թրթռումներ, որոնք կարելի է համարել որպես սուպերպոզիցիայի արդյունք ( սուպերպոզիցիաներ) երկու ալիքներ, որոնք տարածվում են հակառակ ուղղություններով և ունենում են արտացոլումներ և վերաարտացոլումներ ծայրերում: Երկու ծայրերում ամրացված լարերի թրթռումները ստեղծում են բոլոր լարային երաժշտական ​​գործիքների հնչյունները։ Շատ նման երեւույթ տեղի է ունենում փողային գործիքների, այդ թվում՝ երգեհոնային խողովակների ձայնի դեպքում։

լարային թրթռումներ. Երկու ծայրերում ամրացված ձգված թելով, երբ լայնակի թրթռումները գրգռված են, կանգնած ալիքներ , իսկ հանգույցները պետք է տեղակայվեն այն վայրերում, որտեղ լարը ամրացված է։ Հետևաբար, լարը հուզված է նկատելի ինտենսիվություն միայն այնպիսի թրթռումներ, որոնց ալիքի երկարության կեսը ամբողջ թվով անգամ տեղավորվում է լարային երկարության վրա։

Սա ենթադրում է պայման

Ալիքի երկարությունները համապատասխանում են հաճախականություններին

n = 1, 2, 3...Հաճախականություններ vn կանչեց բնական հաճախականություններ լարեր.

Հարմոնիկ թրթռումներ հաճախականությունների հետ vn կանչեց սեփական կամ սովորական թրթռումներ . Դրանք նաև կոչվում են հարմոնիկներ։ Ընդհանուր առմամբ, լարային թրթռումը տարբեր ներդաշնակությունների սուպերպոզիցիա է։

Մշտական ​​ալիքի հավասարում :

Այն կետերում, որտեղ կոորդինատները բավարարում են պայմանը (n= 1, 2, 3, ...), ընդհանուր ամպլիտուդը հավասար է առավելագույն արժեքին հակահանգույցներ կանգնած ալիք. Անտինոդի կոորդինատները :

Այն կետերում, որոնց կոորդինատները բավարարում են պայմանը (n= 0, 1, 2,…), տատանումների ընդհանուր ամպլիտուդը հավասար է զրոյի – սա հանգույցներկանգնած ալիք. Հանգույցի կոորդինատները.

Կանգնած ալիքների առաջացումը նկատվում է, երբ ճանապարհորդող և անդրադարձված ալիքները խանգարում են։ Այն սահմանին, որտեղ արտացոլվում է ալիքը, ստացվում է հակահանգույց, եթե այն միջավայրը, որտեղից առաջանում է արտացոլումը, ավելի քիչ խիտ է (a), իսկ հանգույց է ստացվում, եթե այն ավելի խիտ է (b):

Եթե ​​հաշվի առնենք ճանապարհորդող ալիք , ապա դրա տարածման ուղղությամբ էներգիան փոխանցվում էտատանողական շարժում. Երբ նույնը էներգիայի փոխանցման մշտական ​​ալիք չկա , որովհետեւ Միևնույն ամպլիտուդով ընկնող և անդրադարձված ալիքները նույն էներգիան են կրում հակառակ ուղղություններով:

Կանգնած ալիքներն առաջանում են, օրինակ, երկու ծայրերում ձգված լարում, երբ դրա մեջ գրգռվում են լայնակի թրթռումներ։ Ընդ որում, ամրացումների տեղերում կան կանգուն ալիքի հանգույցներ։

Եթե ​​օդային սյունակում հաստատվում է կանգուն ալիք, որը բաց է մի ծայրում (ձայնային ալիք), ապա բաց ծայրում ձևավորվում է հակահանգույց, իսկ հակառակ ծայրում՝ հանգույց։

ալիքային գործընթաց- էներգիայի փոխանցման գործընթացը առանց նյութի փոխանցման.

մեխանիկական ալիք- առաձգական միջավայրում տարածվող խանգարում:

Մեխանիկական ալիքների տարածման համար անհրաժեշտ պայման է առաձգական միջավայրի առկայությունը։

Միջավայրում էներգիայի և իմպուլսի փոխանցումը տեղի է ունենում միջավայրի հարևան մասնիկների փոխազդեցության արդյունքում։

Ալիքները երկայնական են և լայնակի։

Երկայնական մեխանիկական ալիք - ալիք, որում միջավայրի մասնիկների շարժումը տեղի է ունենում ալիքի տարածման ուղղությամբ: Լայնակի մեխանիկական ալիք - ալիք, որի ընթացքում միջավայրի մասնիկները շարժվում են ալիքի տարածման ուղղությամբ ուղղահայաց:

Երկայնական ալիքները կարող են տարածվել ցանկացած միջավայրում: Գազերում և հեղուկներում լայնակի ալիքներ չեն առաջանում, քանի որ դրանք

չկան մասնիկների ֆիքսված դիրքեր:

Պարբերական արտաքին գործողությունը առաջացնում է պարբերական ալիքներ:

ներդաշնակ ալիք- ալիք, որը առաջանում է միջավայրի մասնիկների ներդաշնակ թրթռումներից:

Ալիքի երկարություն- հեռավորությունը, որի վրա ալիքը տարածվում է իր աղբյուրի տատանումների ժամանակաշրջանում.

մեխանիկական ալիքի արագություն- միջավայրում շեղումների տարածման արագությունը. Բևեռացումը միջավայրում մասնիկների տատանումների ուղղությունների դասավորությունն է։

Բևեռացման հարթություն- հարթությունը, որում միջավայրի մասնիկները թրթռում են ալիքի մեջ: Գծային բևեռացված մեխանիկական ալիքն այն ալիքն է, որի մասնիկները տատանվում են որոշակի ուղղությամբ (գծով):

Բևեռացնող- սարք, որը արձակում է որոշակի բևեռացման ալիք:

կանգնած ալիք- ալիք, որը ձևավորվել է երկու հարմոնիկ ալիքների սուպերպոզիցիայով, որոնք տարածվում են միմյանց նկատմամբ և ունեն նույն ժամանակահատվածը, ամպլիտուդը և բևեռացումը:

Կանգնած ալիքի հականոդներ- տատանումների առավելագույն ամպլիտուդով կետերի դիրքը.

Կանգնած ալիքի հանգույցներ- ալիքի չշարժվող կետեր, որոնց տատանումների ամպլիտուդան հավասար է զրոյի.

Ծայրերում ամրացված տողի l երկարության վրա տեղավորվում է լայնակի կանգուն ալիքների ամբողջ թիվ n կիսաալիքներ.

Նման ալիքները կոչվում են տատանումների ռեժիմներ:

n > 1 կամայական ամբողջ թվի տատանման ռեժիմը կոչվում է n-րդ ներդաշնակ կամ n-րդ երանգ: n = 1-ի տատանման ռեժիմը կոչվում է առաջին ներդաշնակ կամ հիմնարար տատանման ռեժիմ: ձայնային ալիքներ- միջավայրում առաձգական ալիքներ, որոնք մարդու մոտ լսողական սենսացիաներ են առաջացնում:

Ձայնային ալիքներին համապատասխան տատանումների հաճախականությունը գտնվում է 16 Հց-ից մինչև 20 կՀց միջակայքում:

Ձայնային ալիքների տարածման արագությունը որոշվում է մասնիկների փոխազդեցության փոխանցման արագությամբ։ Ձայնի արագությունը պինդ v p-ում, որպես կանոն, ավելի մեծ է, քան ձայնի արագությունը հեղուկ v l-ում, որն, իր հերթին, գերազանցում է ձայնի արագությունը v g գազում:

Ձայնային ազդանշանները դասակարգվում են ըստ բարձրության, տեմբրի և բարձրության: Ձայնի բարձրությունը որոշվում է ձայնային թրթռումների աղբյուրի հաճախականությամբ: Որքան բարձր է տատանումների հաճախականությունը, այնքան բարձր է ձայնը; Ցածր հաճախականությունների թրթռումները համապատասխանում են ցածր ձայներին: Ձայնի տեմբրը որոշվում է ձայնային տատանումների ձևով։ Միևնույն ժամանակաշրջան ունեցող թրթռումների ձևի տարբերությունը կապված է հիմնարար ռեժիմի և երանգի տարբեր հարաբերական ամպլիտուդների հետ: Ձայնի ծավալը բնութագրվում է ձայնի ինտենսիվության մակարդակով: Ձայնի ինտենսիվություն - ձայնային ալիքների էներգիան, որը տեղի է ունենում 1 մ 2 տարածքի վրա 1 վրկ-ում:

Ալիքներ. Ալիքների ընդհանուր հատկությունները.

Ալիք - սա ժամանակի ընթացքում տարածության մեջ տարածվող ֆիզիկական մեծության փոփոխության (խառնաշփոթի) երեւույթն է, որն իր հետ էներգիա է կրում:

Անկախ ալիքի բնույթից, էներգիայի փոխանցումը տեղի է ունենում առանց նյութի փոխանցման. վերջինս կարող է առաջանալ միայն որպես կողմնակի ազդեցություն: Էներգիայի փոխանցում- ալիքների և տատանումների հիմնարար տարբերությունը, որում տեղի են ունենում միայն «տեղական» էներգիայի փոխակերպումներ: Ալիքները, որպես կանոն, կարողանում են զգալի տարածություններ անցնել իրենց ծագման վայրից։ Այդ պատճառով ալիքները երբեմն կոչվում են « թրթռումը անջատված է արտանետիչից».

Ալիքները կարելի է դասակարգել

Իր բնույթով.

Էլաստիկ ալիքներ -ալիքներ, որոնք տարածվում են հեղուկ, պինդ և գազային միջավայրերում առաձգական ուժերի ազդեցությամբ:

Էլեկտրամագնիսական ալիքներ- տարածվում է էլեկտրամագնիսական դաշտի խառնաշփոթի (վիճակի փոփոխության) տարածման մեջ.

Ալիքները հեղուկի մակերեսին- տարբեր ալիքների պայմանական անվանումը, որոնք առաջանում են հեղուկի և գազի կամ հեղուկի և հեղուկի միջերեսում: Ջրի վրա ալիքները տարբերվում են տատանման հիմնարար մեխանիզմով (մազանոթ, գրավիտացիոն և այլն), ինչը հանգեցնում է ցրման տարբեր օրենքների և արդյունքում՝ այդ ալիքների տարբեր վարքագծի։

Ինչ վերաբերում է միջավայրի մասնիկների տատանման ուղղությանը.

Երկայնական ալիքներ -միջավայրի մասնիկները տատանվում են զուգահեռալիքի տարածման ուղղությամբ (ինչպես, օրինակ, ձայնի տարածման դեպքում)։

լայնակի ալիքներ -միջավայրի մասնիկները տատանվում են ուղղահայացալիքի տարածման ուղղությունը (էլեկտրամագնիսական ալիքներ, ալիքներ լրատվամիջոցների բաժանման մակերեսների վրա):

ա - լայնակի; բ - երկայնական.

խառը ալիքներ.

Ըստ ալիքի ճակատի երկրաչափության.

Ալիքի մակերեսը (ալիքի ճակատ) այն կետերի տեղն է, որին խառնաշփոթը հասել է ժամանակի որոշակի պահի: Միատարր իզոտրոպ միջավայրում ալիքի տարածման արագությունը բոլոր ուղղություններով նույնն է, ինչը նշանակում է, որ առջևի բոլոր կետերը տատանվում են նույն փուլում, ճակատը ուղղահայաց է ալիքի տարածման ուղղությանը, իսկ տատանումների արժեքները: ճակատի բոլոր կետերում քանակը նույնն է:

հարթալիք - փուլային հարթությունները ուղղահայաց են ալիքի տարածման ուղղությանը և զուգահեռ են միմյանց:

գնդաձեւալիք - հավասար փուլերի մակերեսը գնդ է:

Գլանաձեւալիք - փուլերի մակերեսը հիշեցնում է գլան:

Պարույրալիք - ձևավորվում է, եթե ճառագայթման գործընթացում գնդաձև կամ գլանաձև աղբյուրը / ալիքի աղբյուրները շարժվում են որոշակի փակ կորի երկայնքով:

ինքնաթիռի ալիք

Ալիքը կոչվում է հարթ, եթե նրա ալիքային մակերեսները միմյանց զուգահեռ հարթություններ են՝ ուղղահայաց ալիքի փուլային արագությանը = f(x, t)):

Դիտարկենք հարթ մոնոխրոմատիկ (մեկ հաճախականությամբ) սինուսոիդային ալիք, որը տարածվում է միատարր միջավայրում առանց թուլացման X առանցքի երկայնքով:

, որտեղ

Ալիքի փուլային արագությունը ալիքի մակերեսի արագությունն է (առջևի),

- ալիքի ամպլիտուդա - հավասարակշռության դիրքից փոփոխվող արժեքի առավելագույն շեղման մոդուլ,

– ցիկլային հաճախականություն, T – տատանումների ժամանակաշրջան, – ալիքի հաճախականություն (նման է տատանումների)

k - ալիքի համար, ունի տարածական հաճախականության նշանակություն,

Ալիքի մեկ այլ բնութագիր ալիքի երկարությունն է m, սա այն հեռավորությունն է, որի վրա ալիքը տարածվում է մեկ տատանումների ժամանակաշրջանում, այն ունի տարածական շրջանի նշանակություն, սա մեկ փուլով տատանվող կետերի միջև ամենակարճ հեռավորությունն է։

y

Ալիքի երկարությունը կապված է ալիքի թվի հետ հարաբերությամբ, որը նման է ժամանակային կապին

Ալիքի թիվը կապված է ցիկլային հաճախականության և ալիքի տարածման արագության հետ

x
y
y

Նկարները ցույց են տալիս ալիքի օսցիլոգրամը (ա) և պատկերը (բ)՝ նշված ժամանակի և տարածության պարբերություններով: Ի տարբերություն անշարժ տատանումների, ալիքներն ունեն երկու հիմնական հատկանիշ՝ ժամանակային պարբերականություն և տարածական պարբերականություն։

Ալիքների ընդհանուր հատկությունները.

1. 
   Ալիքները էներգիա են կրում:

Ալիքի ինտենսիվությունը ժամանակի միջինացված էներգիան է, որը էլեկտրամագնիսական կամ ձայնային ալիքը փոխանցում է ալիքի տարածման ուղղությանը ուղղահայաց մակերևույթի միավորի տարածքով: Ալիքի ինտենսիվությունը համամասնական է նրա ամպլիտուդի քառակուսու հետ: I=W/t∙S, որտեղ W-ն էներգիան է, t-ը ժամանակն է, S-ը ճակատի մակերեսն է: I=[Վտ/մ2]: Նաև ցանկացած ալիքի ինտենսիվությունը կարող է որոշվել I=wv-ով, որտեղ v-ն ալիքի տարածման արագությունն է (խումբ):

2. Ալիքները ճնշում են մարմինների վրա (ունեն թափ):

3. Միջավայրում ալիքի արագությունը կախված է ալիքի հաճախականությունից՝ ցրվածությունից։Այսպիսով, տարբեր հաճախականության ալիքները տարածվում են նույն միջավայրում տարբեր արագություններով (ֆազային արագություն)։

4. Ալիքները թեքվում են խոչընդոտների շուրջ՝ դիֆրակցիա։

Դիֆրակցիան տեղի է ունենում, երբ խոչընդոտի չափը համեմատելի է ալիքի երկարության հետ:

5. Երկու միջավայրերի միջերեսում ալիքները արտացոլվում և բեկվում են:

Անկման անկյունը հավասար է անդրադարձման անկյան, իսկ անկման անկյան սինուսի և բեկման անկյան սինուսի հարաբերությունը հաստատուն արժեք է այս երկու միջավայրերի համար։

6. Երբ համահունչ ալիքները վերադրվում են (այս ալիքների փուլային տարբերությունը ցանկացած կետում ժամանակի ընթացքում հաստատուն է), դրանք խանգարում են. ձևավորվում է միջամտության նվազագույնի և առավելագույնի կայուն օրինաչափություն:

Ալիքները և դրանք գրգռող աղբյուրները կոչվում են համահունչ, եթե ալիքների փուլային տարբերությունը կախված չէ ժամանակից։ Ալիքները և դրանք գրգռող աղբյուրները կոչվում են անհամապատասխան, եթե ալիքների փուլային տարբերությունը փոխվում է ժամանակի հետ։

Միայն նույն հաճախականության ալիքները, որոնցում տատանումները տեղի են ունենում նույն ուղղությամբ (այսինքն՝ համահունչ ալիքներ), կարող են խանգարել: Միջամտությունը կարող է լինել ինչպես անշարժ, այնպես էլ ոչ ստացիոնար: Միայն համահունչ ալիքները կարող են տալ անշարժ միջամտության օրինակ: Օրինակ, ջրի մակերևույթի վրա երկու գնդաձև ալիքներ, որոնք տարածվում են երկու համահունչ կետային աղբյուրներից, միջամտության արդյունքում առաջանում են ալիք: Ստացված ալիքի ճակատը կլինի գնդիկ։

Երբ ալիքները խանգարում են, նրանց էներգիաները չեն գումարվում: Ալիքների միջամտությունը հանգեցնում է տատանումների էներգիայի վերաբաշխման միջավայրի տարբեր սերտորեն բաժանված մասնիկների միջև: Սա չի հակասում էներգիայի պահպանման օրենքին, քանի որ միջինում տարածության մեծ տարածքի համար ստացված ալիքի էներգիան հավասար է միջամտող ալիքների էներգիաների գումարին։

Երբ անկապ ալիքները վերադրվում են, ստացված ալիքի քառակուսի ամպլիտուդի միջին արժեքը հավասար է վերադրված ալիքների քառակուսի ամպլիտուդների գումարին: Միջավայրի յուրաքանչյուր կետի առաջացող տատանումների էներգիան հավասար է նրա տատանումների էներգիաների գումարին՝ բոլոր անհամապատասխան ալիքների պատճառով։

7. Ալիքները կլանում են միջավայրը: Աղբյուրից հեռավորության դեպքում ալիքի ամպլիտուդը նվազում է, քանի որ ալիքի էներգիան մասամբ փոխանցվում է միջավայրին:

8. Ալիքները ցրված են անհամասեռ միջավայրում:

Ցրում - ալիքային դաշտերի խանգարումներ, որոնք առաջանում են միջավայրի անհամասեռության և այս միջավայրում տեղադրված առարկաների ցրման պատճառով: Ցրման ինտենսիվությունը կախված է անհամասեռությունների մեծությունից և ալիքի հաճախականությունից։

մեխանիկական ալիքներ. Ձայն. Ձայնային հատկանիշ .

Ալիք- տարածության մեջ տարածվող խառնաշփոթ:

Ալիքների ընդհանուր հատկությունները.

• 
  էներգիա կրել;
• 
  իմպուլս ունեն (ճնշում են մարմինների վրա);
• 
  երկու լրատվամիջոցների սահմաններում դրանք արտացոլվում և բեկվում են.
• 
  կլանված շրջակա միջավայրի կողմից;
• 
  դիֆրակցիա;
• 
  միջամտություն;
• 
  ցրվածություն;
• 
  Ալիքների արագությունը կախված է այն միջավայրից, որով անցնում են ալիքները։

1. 
   Մեխանիկական (առաձգական) ալիքներ.

Եթե ​​առաձգական (պինդ, հեղուկ կամ գազային) միջավայրի որևէ վայրում մասնիկների տատանումներ են գրգռվում, ապա միջավայրի ատոմների և մոլեկուլների փոխազդեցության պատճառով տատանումները սկսում են փոխանցվել մի կետից մյուսը վերջավոր արագությամբ՝ կախված նրանից. միջավայրի խտությունը և առաձգական հատկությունները. Այս երեւույթը կոչվում է մեխանիկական կամ առաձգական ալիք: Նշենք, որ մեխանիկական ալիքները չեն կարող տարածվել վակուումում:

Մեխանիկական ալիքների հատուկ դեպք. ալիքներ հեղուկի մակերեսին, ալիքներ, որոնք առաջանում և տարածվում են հեղուկի ազատ մակերևույթի երկայնքով կամ երկու չխառնվող հեղուկների միջերեսում։ Դրանք ձևավորվում են արտաքին ազդեցության տակ, որի արդյունքում հեղուկի մակերեսը հանվում է հավասարակշռության վիճակից։ Այս դեպքում առաջանում են ուժեր, որոնք վերականգնում են հավասարակշռությունը՝ մակերեսային լարվածության և ձգողականության ուժերը։

Մեխանիկական ալիքները երկու տեսակի են

Երկայնական ալիքները, որոնք ուղեկցվում են առաձգական և սեղմող շտամներով, կարող են տարածվել ցանկացած առաձգական միջավայրում՝ գազերում, հեղուկներում և պինդ մարմիններում: Լայնակի ալիքները տարածվում են այն միջավայրերում, որտեղ առաձգական ուժեր են առաջանում կտրվածքային դեֆորմացիայի ժամանակ, այսինքն՝ պինդ մարմիններում:

Պրակտիկայի համար զգալի հետաքրքրություն են ներկայացնում պարզ ներդաշնակ կամ սինուսոիդային ալիքները: Հարթ սինուսային ալիքի հավասարումը հետևյալն է.

- այսպես կոչված ալիքի համարը ,

– շրջանաձև հաճախականություն ,

ԲԱՅՑ - մասնիկների տատանումների ամպլիտուդ.

Նկարում ներկայացված են լայնակի ալիքի «պատկերներ» ժամանակի երկու կետում՝ t և t + Δt: Δt ժամանակի ընթացքում ալիքը շարժվել է OX առանցքի երկայնքով υΔt հեռավորությամբ: Նման ալիքները կոչվում են ճամփորդող ալիքներ:

λ ալիքի երկարությունը OX առանցքի երկու հարակից կետերի միջև հեռավորությունն է, որոնք տատանվում են նույն փուլերում: Հեռավորությունը, որը հավասար է λ ալիքի երկարությանը, ալիքն անցնում է T ժամանակահատվածում, հետևաբար,

λ = υT, որտեղ υ-ն ալիքի տարածման արագությունն է:

Ալիքային գործընթացի գրաֆիկի ցանկացած ընտրված կետի համար (օրինակ՝ A կետի համար) այս կետի x-կոորդինատը փոխվում է t ժամանակի ընթացքում և արտահայտության արժեքը. ωt – kxչի փոխվում. Δt ժամանակային միջակայքից հետո A կետը կշարժվի OX առանցքի երկայնքով որոշակի հեռավորության վրա Δx = υΔt: Հետևաբար. ωt – kx = ω(t + Δt) – k(x + Δx) = կոնստկամ ωΔt = kΔx.

Սա ենթադրում է.

Այսպիսով, ճամփորդող սինուսոիդային ալիքը կրկնակի պարբերականություն ունի՝ ժամանակի և տարածության մեջ: Ժամանակահատվածը հավասար է միջավայրի մասնիկների T տատանումների ժամանակաշրջանին, տարածական շրջանը՝ λ ալիքի երկարությանը։ Ալիքի թիվը շրջանաձև հաճախության տարածական անալոգն է:

1. 
   Ձայն.

Ձայն- սրանք մեխանիկական թրթռումներ են, որոնք տարածվում են առաձգական միջավայրերում՝ գազեր, հեղուկներ և պինդ մարմիններ, որոնք ընկալվում են լսողության օրգանների կողմից: Ձայնը բավականին ցածր ինտենսիվությամբ ալիք է: Լսելի ձայնի հաճախականությունների տիրույթը գտնվում է մոտավորապես 20 Հց-ից մինչև 20 կՀց միջակայքում: 20 Հց-ից պակաս հաճախականությամբ ալիքները կոչվում են ինֆրաձայնայինև 20 կՀց-ից ավելի հաճախականությամբ - ուլտրաձայնային. Հց հաճախականությամբ ալիքները կոչվում են հիպերձայնային. Ֆիզիկայի այն ճյուղը, որը զբաղվում է ձայնային երևույթների ուսումնասիրությամբ, կոչվում է ակուստիկա։

Ցանկացած տատանողական գործընթաց նկարագրվում է հավասարմամբ: Այն նաև ստացվել է ձայնային թրթռումների համար.

Ձայնային ալիքների հիմնական բնութագրերը

Ձայնի սուբյեկտիվ ընկալում (ծավալը, ձայնը, տեմբրը)

Ձայնի օբյեկտիվ ֆիզիկական բնութագրերը (արագություն, ինտենսիվություն, սպեկտր)

Ձայնի արագությունը ցանկացած գազային միջավայրում հաշվարկվում է բանաձևով.

β - միջավայրի ադիաբատիկ սեղմելիություն,

ρ - խտություն.

1. 
   Ձայնի կիրառում

Հայտնի կենդանիներ, որոնք ունեն էխոլոկացիայի հատկություն, չղջիկներն ու դելֆիններն են։ Իրենց կատարելության առումով այս կենդանիների էխոլոկատորները չեն զիջում, բայց շատ առումներով գերազանցում են (հուսալիությամբ, ճշգրտությամբ, էներգաարդյունավետությամբ) ժամանակակից տեխնածին էխոլոկատորներին։

Ստորջրյա օգտագործվող սոնարները կոչվում են սոնար կամ սոնար (սոնար անվանումը ձևավորվել է երեք անգլերեն բառերի սկզբնական տառերից՝ ձայն - ձայն; նավիգացիա - նավարկություն; միջակայք - միջակայք): Սոնարներն անփոխարինելի են ծովի հատակը (նրա պրոֆիլը, խորությունը), ջրի տակ շարժվող տարբեր առարկաներ հայտնաբերելու և ուսումնասիրելու համար։ Նրանց օգնությամբ հեշտությամբ կարելի է հայտնաբերել ինչպես առանձին խոշոր առարկաներ կամ կենդանիներ, այնպես էլ մանր ձկների կամ փափկամարմինների հոտեր։

Ուլտրաձայնային հաճախականությունների ալիքները լայնորեն կիրառվում են բժշկության մեջ ախտորոշման նպատակով։ Ուլտրաձայնային սկաներները թույլ են տալիս հետազոտել մարդու ներքին օրգանները։ Ուլտրաձայնային ճառագայթումը ավելի քիչ վնասակար է մարդկանց համար, քան ռենտգենյան ճառագայթները:

Էլեկտրամագնիսական ալիքներ.

Նրանց հատկությունները.

էլեկտրամագնիսական ալիք ժամանակի ընթացքում տարածության մեջ տարածվող էլեկտրամագնիսական դաշտ է։

Էլեկտրամագնիսական ալիքները կարող են գրգռվել միայն արագ շարժվող լիցքերով:

Էլեկտրամագնիսական ալիքների գոյությունը տեսականորեն կանխատեսել է անգլիացի մեծ ֆիզիկոս Ջ.Մաքսվելը 1864 թվականին։ Նա առաջարկեց Ֆարադեյի էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի օրենքի նոր մեկնաբանություն և հետագայում զարգացրեց իր գաղափարները։

Մագնիսական դաշտի ցանկացած փոփոխություն շրջակա տարածության մեջ առաջացնում է պտտվող էլեկտրական դաշտ, ժամանակի փոփոխվող էլեկտրական դաշտը առաջացնում է մագնիսական դաշտ շրջակա տարածքում:

Նկար 1. Փոփոխական էլեկտրական դաշտը առաջացնում է փոփոխական մագնիսական դաշտ և հակառակը

Մաքսվելի տեսության հիման վրա էլեկտրամագնիսական ալիքների հատկությունները.

Էլեկտրամագնիսական ալիքներ լայնակի – վեկտորներ և ուղղահայաց են միմյանց և գտնվում են տարածման ուղղությանը ուղղահայաց հարթությունում:

Նկար 2. Էլեկտրամագնիսական ալիքի տարածում

Շրջող ալիքում էլեկտրական և մագնիսական դաշտերը փոխվում են մեկ փուլով:

Շրջող էլեկտրամագնիսական ալիքի վեկտորները կազմում են այսպես կոչված վեկտորների աջ եռյակը:

Վեկտորների տատանումները և տեղի են ունենում փուլով. ժամանակի միևնույն պահին, տարածության մի կետում, էլեկտրական և մագնիսական դաշտերի հզորությունների կանխատեսումները հասնում են առավելագույնի, նվազագույնի կամ զրոյի:

Էլեկտրամագնիսական ալիքները տարածվում են նյութի մեջ վերջնական արագություն

Որտեղ - միջավայրի դիէլեկտրական և մագնիսական թափանցելիությունը (միջավայրում էլեկտրամագնիսական ալիքի տարածման արագությունը կախված է դրանցից),

Էլեկտրական և մագնիսական հաստատուններ:

Էլեկտրամագնիսական ալիքների արագությունը վակուումում

Էլեկտրամագնիսական էներգիայի հոսքի խտությունը կամինտենսիվացնել Ջ կոչվում է էլեկտրամագնիսական էներգիա, որը ալիքը տեղափոխում է ժամանակի միավորի մակերեսով.

,

Այստեղ փոխարինելով , և υ արտահայտությունները և հաշվի առնելով էլեկտրամագնիսական ալիքում էլեկտրական և մագնիսական դաշտերի ծավալային էներգիայի խտությունների հավասարությունը՝ կարող ենք ստանալ.

Էլեկտրամագնիսական ալիքները կարող են բևեռացվել:

Նմանապես, էլեկտրամագնիսական ալիքները ունեն ալիքների բոլոր հիմնական հատկությունները Նրանք կրում են էներգիա, ունեն իմպուլս, արտացոլվում և բեկվում են երկու միջավայրերի միջերեսում, կլանվում են միջավայրի կողմից, ցուցադրում են դիսպերսիայի, դիֆրակցիայի և միջամտության հատկություններ:

Հերցի փորձեր (էլեկտրամագնիսական ալիքների փորձարարական հայտնաբերում)

Առաջին անգամ փորձնականորեն ուսումնասիրվել են էլեկտրամագնիսական ալիքները

Հերցը 1888 թ. Նա մշակել է էլեկտրամագնիսական տատանումների գեներատորի (Հերց վիբրատոր) հաջող դիզայն և դրանք ռեզոնանսային մեթոդով հայտնաբերելու մեթոդ։

Վիբրատորը բաղկացած էր երկու գծային հաղորդիչներից, որոնց ծայրերում կային կայծային բացվածք կազմող մետաղական գնդիկներ։ Երբ բարձր լարումը կիրառվեց ինդուկցիայից դեպի դիակ, մի կայծ թռավ բացվածքի մեջ, այն կարճացրեց բացը: Դրա այրման ժամանակ շղթայում մեծ թվով տատանումներ են տեղի ունեցել։ Ընդունիչը (ռեզոնատորը) բաղկացած էր կայծային բացվածքով մետաղալարից։ Ռեզոնանսի առկայությունը արտահայտվել է ռեզոնատորի կայծային բացվածքում կայծերի հայտնվելով՝ ի պատասխան վիբրատորում առաջացող կայծի։

Այսպիսով, Հերցի փորձերը ամուր հիմք են ստեղծել Մաքսվելի տեսության համար։ Մաքսվելի կանխատեսած էլեկտրամագնիսական ալիքները գործնականում իրականացան։

ՌԱԴԻՈԿԱՊԻ ՍԿԶԲՈՒՆՔՆԵՐԸ

Ռադիոկապ ռադիոալիքների միջոցով տեղեկատվության փոխանցում և ընդունում.

1896 թվականի մարտի 24-ին Ռուսաստանի ֆիզիկա-քիմիական ընկերության ֆիզիկայի ամբիոնի ժողովում Պոպովը, օգտագործելով իր գործիքները, հստակ ցույց տվեց ազդանշանների փոխանցումը 250 մ հեռավորության վրա՝ փոխանցելով աշխարհում առաջին երկբառանոց ռադիոգրամը «Հենրիխ». Հերց».

ՌԵՍԻՎԵՐԻ ՍԽԵՄԱ A.S. POPOV

Պոպովն օգտագործել է ռադիոհեռագրական կապ (տարբեր տևողության ազդանշանների փոխանցում), այդպիսի հաղորդակցությունը կարող է իրականացվել միայն ծածկագրի միջոցով։ Որպես ռադիոալիքների աղբյուր օգտագործվել է Հերց վիբրատորով կայծային հաղորդիչը, իսկ որպես ընդունիչ ծառայում էր կոհերեր՝ մետաղական թելերով ապակե խողովակ, որի դիմադրությունը, երբ էլեկտրամագնիսական ալիքը հարվածում է դրան, հարյուրավոր անգամներ ընկնում է։ Համակցիչի զգայունությունը մեծացնելու համար նրա ծայրերից մեկը հիմնավորված էր, իսկ մյուսը միացված էր Երկրի վերևում բարձրացված մետաղալարին, իսկ ալեհավաքի ընդհանուր երկարությունը քառորդ ալիքի երկարություն էր: Կայծային հաղորդիչի ազդանշանը արագորեն քայքայվում է և չի կարող փոխանցվել երկար հեռավորությունների վրա:

Ռադիոհեռախոսային կապի համար (խոսքի և երաժշտության հաղորդման) օգտագործվում է բարձր հաճախականության մոդուլացված ազդանշան։ Ցածր (ձայնային) հաճախականության ազդանշանը կրում է տեղեկատվություն, բայց գործնականում չի արտանետվում, իսկ բարձր հաճախականության ազդանշանը լավ է արտանետվում, բայց տեղեկատվություն չի կրում: Մոդուլյացիան օգտագործվում է ռադիոհեռախոսային կապի համար։

Մոդուլյացիա - HF և LF ազդանշանի պարամետրերի միջև համապատասխանություն հաստատելու գործընթացը:

Ռադիոտեխնիկայում օգտագործվում են մոդուլյացիաների մի քանի տեսակներ՝ ամպլիտուդ, հաճախականություն, փուլ։

Ամպլիտուդային մոդուլյացիա - տատանումների ամպլիտուդի փոփոխություն (էլեկտրական, մեխանիկական և այլն), որը տեղի է ունենում շատ ավելի ցածր հաճախականությամբ, քան բուն տատանումների հաճախականությունը:

Բարձր հաճախականությամբ ներդաշնակ տատանումը ω մոդուլացվում է ամպլիտուդով Ω ցածր հաճախականության ներդաշնակ տատանումով (τ = 1/Ω նրա ժամանակաշրջանն է), t-ը ժամանակն է, A-ն բարձր հաճախականության տատանման ամպլիտուդն է, T-ը նրա պարբերությունն է։

Ռադիոկապի սխեման՝ օգտագործելով AM ազդանշան

AM oscilator

ՌԴ ազդանշանի ամպլիտուդը փոխվում է ըստ LF ազդանշանի ամպլիտուդիայի, այնուհետև մոդուլացված ազդանշանն արտանետվում է հաղորդող ալեհավաքից։

Ռադիոընդունիչում ընդունող ալեհավաքն ընդունում է ռադիոալիքները, տատանվող շղթայում ռեզոնանսի շնորհիվ ընտրվում և ուժեղացվում է ազդանշանը, որին կարգավորվում է շղթան (հաղորդող կայանի կրիչի հաճախականությունը), այնուհետև՝ ցածր հաճախականության բաղադրիչը։ ազդանշանը պետք է ընտրվի:

Դետեկտոր ռադիո

Հայտնաբերում - բարձր հաճախականության ազդանշանը ցածր հաճախականության ազդանշանի վերածելու գործընթացը: Հայտնաբերումից հետո ստացված ազդանշանը համապատասխանում է ձայնային ազդանշանին, որը գործել է հաղորդիչի խոսափողի վրա: Ուժեղացումից հետո ցածր հաճախականության թրթռումները կարող են վերածվել ձայնի:

Դետեկտոր (դեմոդուլյատոր)

Դիոդը օգտագործվում է փոփոխական հոսանքը ուղղելու համար

ա) AM ազդանշան, բ) հայտնաբերված ազդանշան

ՌԱԴԱՐ

Ռադիոալիքների միջոցով օբյեկտների գտնվելու վայրի և դրանց շարժման արագության հայտնաբերումը և ճշգրիտ որոշումը կոչվում է ռադար . Ռադարի սկզբունքը հիմնված է մետաղներից էլեկտրամագնիսական ալիքների արտացոլման հատկության վրա։

1 - պտտվող ալեհավաք; 2 - ալեհավաքի անջատիչ; 3 - հաղորդիչ; 4 - ստացող; 5 - սկաներ; 6 - հեռավորության ցուցիչ; 7 - ուղղության ցուցիչ:

Ռադարների համար օգտագործվում են բարձր հաճախականության ռադիոալիքներ (VHF), որոնց օգնությամբ հեշտությամբ ձևավորվում է ուղղորդող ճառագայթ, և ճառագայթման հզորությունը բարձր է: Մետրային և դեցիմետրային միջակայքում՝ վիբրատորների վանդակավոր համակարգեր, սանտիմետրային և միլիմետրային տիրույթում՝ պարաբոլիկ արտանետիչներ։ Տեղորոշումը կարող է իրականացվել ինչպես շարունակական (թիրախ հայտնաբերելու համար), այնպես էլ իմպուլսային (օբյեկտի արագությունը որոշելու համար):

Ռադարի կիրառման ոլորտները.

• 
  Ավիացիա, տիեզերագնացություն, նավատորմ. նավերի երթևեկության անվտանգություն ցանկացած եղանակին և օրվա ցանկացած ժամի, դրանց բախման կանխարգելում, թռիչքի անվտանգություն և այլն: ինքնաթիռների վայրէջքներ.
• 
  Պատերազմ՝ հակառակորդի ինքնաթիռների կամ հրթիռների ժամանակին հայտնաբերում, հակաօդային կրակի ավտոմատ կարգավորում։
• 
  Մոլորակային ռադար. չափում նրանց հեռավորությունը, ճշգրտում նրանց ուղեծրի պարամետրերը, պտտման շրջանի որոշում, մակերևույթի տեղագրության դիտարկում: Նախկին Խորհրդային Միությունում (1961) - Վեներայի, Մերկուրիի, Մարսի, Յուպիտերի ռադար: ԱՄՆ-ում և Հունգարիայում (1946 թ.) - Լուսնի մակերևույթից արտացոլված ազդանշան ստանալու փորձ։

ՀԵՌՈՒՍՏԱՑՈՒՅՑ

Հեռահաղորդակցության սխեման հիմնականում համընկնում է ռադիոկապի սխեմայի հետ: Տարբերությունն այն է, որ բացի ձայնային ազդանշանից, փոխանցվում են պատկերի և կառավարման ազդանշաններ (գծի փոփոխություն և շրջանակի փոփոխություն)՝ հաղորդիչի և ստացողի աշխատանքը համաժամեցնելու համար: Հաղորդիչում այդ ազդանշանները մոդուլացվում և փոխանցվում են, ընդունիչում դրանք վերցնում է ալեհավաքը և գնում վերամշակման՝ յուրաքանչյուրն իր ճանապարհով:

Դիտարկենք պատկերակը էլեկտրամագնիսական տատանումների փոխարկելու հնարավոր սխեմաներից մեկը՝ օգտագործելով պատկերապատկեր.

Օպտիկական համակարգի օգնությամբ պատկեր է նախագծվում խճանկարային էկրանի վրա, ֆոտոէլեկտրական էֆեկտի շնորհիվ էկրանի բջիջները ստանում են այլ դրական լիցք։ Էլեկտրոնային ատրճանակը առաջացնում է էլեկտրոնային ճառագայթ, որը շարժվում է էկրանով՝ լիցքաթափելով դրական լիցքավորված բջիջները: Քանի որ յուրաքանչյուր բջիջ կոնդենսատոր է, լիցքավորման փոփոխությունը հանգեցնում է փոփոխվող լարման առաջացմանը՝ էլեկտրամագնիսական տատանում: Այնուհետև ազդանշանը ուժեղացվում է և սնվում է մոդուլացնող սարքի մեջ: Կինեսկոպում տեսաազդանշանը նորից վերածվում է պատկերի (տարբեր ձևերով՝ կախված կինեսկոպի աշխատանքի սկզբունքից)։

Քանի որ հեռուստատեսային ազդանշանը շատ ավելի շատ տեղեկատվություն է փոխանցում, քան ռադիոն, աշխատանքն իրականացվում է բարձր հաճախականություններով (մետր, դեցիմետր):

Ռադիոալիքների տարածում.
Ռադիո ալիք -էլեկտրամագնիսական ալիք է (10 4

Այս տեսականու յուրաքանչյուր հատված կիրառվում է այնտեղ, որտեղ կարելի է լավագույնս օգտագործել դրա առավելությունները: Տարբեր միջակայքերի ռադիոալիքները տարածվում են տարբեր հեռավորությունների վրա: Ռադիոալիքների տարածումը կախված է մթնոլորտի հատկություններից։ Երկրի մակերեսը, տրոպոսֆերան և իոնոսֆերան նույնպես մեծ ազդեցություն ունեն ռադիոալիքների տարածման վրա։

Ռադիոալիքների տարածում- սա ռադիոտիրույթի էլեկտրամագնիսական տատանումները տարածության մեջ մի տեղից մյուսը փոխանցելու գործընթացն է, մասնավորապես՝ հաղորդիչից ստացող:
Տարբեր հաճախականությունների ալիքները տարբեր կերպ են վարվում: Եկեք ավելի մանրամասն քննարկենք երկար, միջին, կարճ և գերկարճ ալիքների տարածման առանձնահատկությունները:
Երկար ալիքների տարածում.

Երկար ալիքները (>1000 մ) տարածվում են.

• 
  Մինչև 1-2 հազար կմ հեռավորությունների վրա՝ Երկրի գնդաձև մակերեսի դիֆրակցիայի պատճառով։ Կարողանում է շրջել Երկիր(Նկար 1): Այնուհետեւ դրանց տարածումը տեղի է ունենում գնդաձեւ ալիքատարի ուղղորդող գործողության շնորհիվ՝ առանց անդրադարձվելու։

Բրինձ. մեկ

Միացման որակը.

ընդունելության կայունություն. Ընդունման որակը կախված չէ օրվա ժամից, տարվանից, եղանակային պայմաններից։

Թերությունները:

Երկրի մակերևույթի վրա տարածվող ալիքի ուժեղ կլանման պատճառով անհրաժեշտ է մեծ ալեհավաք և հզոր հաղորդիչ:

Մթնոլորտային արտանետումները (կայծակը) խանգարում են.

Օգտագործումը:

• 
  Շրջանակն օգտագործվում է ռադիոհեռարձակման, ռադիոհեռագրության, ռադիոնավիգացիոն ծառայությունների և սուզանավերի հետ կապի համար։
• 
  Կան փոքր թվով ռադիոկայաններ, որոնք փոխանցում են ճշգրիտ ժամանակի ազդանշաններ և օդերևութաբանական հաշվետվություններ:

Միջին ալիքների տարածում

Միջին ալիքները ( =100..1000 մ) տարածվում են.

• 
  Երկար ալիքների նման նրանք ունակ են թեքվել երկրի մակերեսի շուրջը։
• 
  Ինչպես կարճ ալիքները, դրանք նույնպես կարող են բազմիցս արտացոլվել իոնոլորտից:

Հաղորդիչից մեծ հեռավորության վրա ընդունումը կարող է վատ լինել ցերեկը, բայց ընդունելությունը բարելավվում է գիշերը: Ընդունման ուժը կախված է նաև տարվա եղանակից։ Այսպիսով, ցերեկը տարածվում են նույնքան կարճ, իսկ գիշերը՝ այնքան երկար։

Միացման որակը.

• 
  Հաղորդակցության կարճ տիրույթ: Միջին ալիքի կայանները լսելի են հազար կիլոմետրի ընթացքում: Բայց կա մթնոլորտային և արդյունաբերական միջամտության բարձր մակարդակ:

Օգտագործումը:

• 
  Օգտագործվում է պաշտոնական և սիրողական հաղորդակցության, ինչպես նաև հիմնականում հեռարձակման համար։

Տարածումկարճ ալիքներ

Կարճ ալիքները (=10..100 մ) տարածվում են.

• 
  Բազմիցս արտացոլված է իոնոլորտից և երկրի մակերևույթից (նկ. 2)

Միացման որակը.

Կարճ ալիքների ընդունման որակը մեծապես կախված է իոնոլորտում տեղի ունեցող տարբեր գործընթացներից՝ կապված արեգակնային ակտիվության մակարդակի, տարվա ժամանակի և օրվա ժամանակի հետ: Բարձր հզորության հաղորդիչներ չեն պահանջվում: Ցամաքային կայանների և տիեզերանավերի միջև հաղորդակցության համար դրանք պիտանի չեն, քանի որ չեն անցնում իոնոլորտով։

Օգտագործումը:

• 
  Երկար հեռավորությունների վրա հաղորդակցվելու համար: Հեռուստատեսության, ռադիոհեռարձակման և շարժվող օբյեկտների հետ ռադիոհաղորդակցության համար: Գործում են գերատեսչական հեռագրական և հեռախոսային ռադիոկայաններ։ Այս տեսականին ամենաշատ «բնակեցվածն» է։

Ուլտրակարճության բաշխումալիքներ

Ուլտրակարճ ալիքներ (

• 
  Երբեմն դրանք կարող են արտացոլվել ամպերից, երկրի արհեստական ​​արբանյակներից կամ նույնիսկ լուսնից: Այս դեպքում կապի տիրույթը կարող է մի փոքր աճել:

Միացման որակը.

Ուլտրակարճ ալիքների ընդունումը բնութագրվում է լսելիության կայունությամբ, մարման բացակայությամբ, ինչպես նաև տարբեր միջամտությունների նվազեցմամբ։

Այս ալիքների վրա հաղորդակցությունը հնարավոր է միայն տեսադաշտի հեռավորության վրա Լ(նկ. 7):

Քանի որ գերկարճ ալիքները չեն տարածվում հորիզոնից այն կողմ, անհրաժեշտ է դառնում կառուցել բազմաթիվ միջանկյալ հաղորդիչներ՝ կրկնողներ։

Կրկնող- ռադիոկապի գծերի միջանկյալ կետերում տեղակայված սարք, որն ուժեղացնում է ստացված ազդանշանները և փոխանցում դրանք հետագա:

ռելե- միջանկյալ կետում ազդանշանների ընդունում, դրանց ուժեղացում և փոխանցում նույն կամ այլ ուղղությամբ. Վերահաղորդումը նախատեսված է կապի տիրույթը մեծացնելու համար:

Գոյություն ունի փոխանցման երկու եղանակ՝ արբանյակային և ցամաքային:

Արբանյակային:

Ակտիվ ռելե արբանյակը ստանում է վերգետնյա կայանի ազդանշանը, ուժեղացնում է այն և հզոր ուղղորդիչ հաղորդիչի միջոցով ազդանշանն ուղարկում է Երկիր նույն ուղղությամբ կամ այլ ուղղությամբ:

Գետնին:

Ազդանշանը փոխանցվում է երկրային անալոգային կամ թվային ռադիոկայանին կամ նման կայանների ցանցին, այնուհետև ուղարկվում է նույն ուղղությամբ կամ այլ ուղղությամբ:

1 - ռադիոհաղորդիչ,

2 - հաղորդող ալեհավաք, 3 - ընդունող ալեհավաք, 4 - ռադիոընդունիչ:

Օգտագործումը:

• 
  Կապ արհեստական ​​արբանյակներԵրկիր և

տիեզերական հրթիռներ. Լայնորեն օգտագործվում է հեռուստատեսային և ռադիոհեռարձակման (VHF և FM տիրույթներ), ռադիոնավարկության, ռադարների և բջջային կապի համար:

VHF-ները բաժանված են հետևյալ տիրույթների.

մետր ալիքներ - 10-ից 1 մետր, որն օգտագործվում է նավերի, նավերի և նավահանգստային ծառայությունների միջև հեռախոսային հաղորդակցության համար:

դեցիմետր - 1 մետրից մինչև 10 սմ, օգտագործվում է արբանյակային կապի համար:

սանտիմետր - 10-ից 1 սմ, օգտագործվում է ռադարներում:

միլիմետր - 1սմ-ից մինչև 1մմ, օգտագործվում է հիմնականում բժշկության մեջ։

Մեխանիկականալիքֆիզիկայում սա շեղումների տարածման երևույթն է, որն ուղեկցվում է տատանվող մարմնի էներգիայի փոխանցումով մի կետից մյուսը՝ առանց նյութի տեղափոխման որոշ առաձգական միջավայրում։

Միջոց, որտեղ առկա է առաձգական փոխազդեցություն մոլեկուլների միջև (հեղուկ, գազ կամ ամուր) նախապայման է մեխանիկական խանգարումների առաջացման համար: Դրանք հնարավոր են միայն այն դեպքում, երբ նյութի մոլեկուլները բախվում են միմյանց՝ փոխանցելով էներգիա։ Նման խանգարումների օրինակներից է ձայնը (ակուստիկ ալիք): Ձայնը կարող է տարածվել օդի, ջրի կամ ամուր մարմինբայց ոչ վակուումի մեջ։

Մեխանիկական ալիք ստեղծելու համար անհրաժեշտ է որոշակի նախնական էներգիա, որը միջավայրը դուրս կբերի հավասարակշռությունից։ Այդ էներգիան այնուհետև կփոխանցվի ալիքի միջոցով: Օրինակ՝ փոքր քանակությամբ ջրի մեջ նետված քարը մակերեսին ալիք է ստեղծում։ Բարձր ճիչը ձայնային ալիք է ստեղծում:

Մեխանիկական ալիքների հիմնական տեսակները.

• Ձայն;
• Ջրի մակերեսին;
• Երկրաշարժեր;
• սեյսմիկ ալիքներ.

Մեխանիկական ալիքներն ունեն գագաթներ և խորշեր, ինչպես բոլորը տատանողական շարժումներ. Նրանց հիմնական բնութագրերն են.

• Հաճախականություն. Սա վայրկյանում տատանումների թիվն է: Չափման միավորները SI-ում` [ν] = [Hz] = [s -1]:
• Ալիքի երկարություն. Հարակից գագաթների կամ գոգավորությունների միջև հեռավորությունը: [λ] = [մ]:
• Ամպլիտուդություն. Միջին կետի ամենամեծ շեղումը հավասարակշռության դիրքից: [X max] = [մ]:
• Արագություն. Սա այն հեռավորությունն է, որը մեկ վայրկյանում անցնում է ալիքը: [V] = [մ/վ]:

Ալիքի երկարություն

Ալիքի երկարությունը միմյանց ամենամոտ կետերի միջև հեռավորությունն է, որոնք տատանվում են նույն փուլերում:

Ալիքները տարածվում են տարածության մեջ։ Դրանց տարածման ուղղությունը կոչվում է ճառագայթև նշվում է ալիքի մակերեսին ուղղահայաց գծով: Իսկ դրանց արագությունը հաշվարկվում է բանաձևով.

Ալիքի մակերևույթի սահմանը, որը բաժանում է միջավայրի այն հատվածը, որտեղ արդեն տատանումներ են տեղի ունենում, միջավայրի այն հատվածից, որտեղ տատանումները դեռ չեն սկսվել. ալիքճակատ.

Երկայնական և լայնակի ալիքներ

Ալիքների մեխանիկական տիպի դասակարգման եղանակներից մեկը միջավայրի առանձին մասնիկների շարժման ուղղությունը ալիքի մեջ որոշելն է՝ կապված դրա տարածման ուղղության հետ։

Կախված ալիքներում մասնիկների շարժման ուղղությունից՝ առանձնանում են.

1. լայնակիալիքներ.Այս տեսակի ալիքներում միջավայրի մասնիկները տատանվում են ուղիղ անկյան տակ ալիքի ճառագայթի նկատմամբ: Լճակի ալիքը կամ կիթառի թրթռացող լարերը կարող են օգնել պատկերացնել լայնակի ալիքները: Այս տեսակի տատանումները չեն կարող տարածվել հեղուկ կամ գազային միջավայրում, քանի որ այդ միջավայրի մասնիկները շարժվում են պատահականորեն, և անհնար է նրանց շարժումը կազմակերպել ալիքի տարածման ուղղությանը ուղղահայաց։ Ալիքների լայնակի տեսակը շատ ավելի դանդաղ է շարժվում, քան երկայնականը։
2. Երկայնականալիքներ.Միջավայրի մասնիկները տատանվում են նույն ուղղությամբ, ինչ ալիքը տարածվում է։ Այս տեսակի որոշ ալիքներ կոչվում են սեղմման կամ սեղմման ալիքներ: Երկայնական թրթռումներաղբյուրներ - պարբերական սեղմումներ և երկարացումներ - ապահովում են նման ալիքների լավ պատկերացում: Երկայնական ալիքները մեխանիկական տիպի ամենաարագ ալիքներն են։ Օդի, ցունամիի և ուլտրաձայնի ձայնային ալիքները երկայնական են: Դրանք ներառում են որոշակի տեսակի սեյսմիկ ալիքներ, որոնք տարածվում են ստորգետնյա և ջրում: