Хвиля енергія, інтенсивність, частота та амплітуда
Фізика > Енергія, інтенсивність, частота та амплітуда
Вивчітьвластивості та характеристику хвилі : частота, інтенсивність, амплітуда та енергія. Читайте визначення ультразвуку, відновлення сили, рівняння.
Енергія у хвилі виступає пропорційною квадрату амплітуди, а інтенсивність – потужність на одиницю площі.
Завдання навчання
- Описати співвідношення енергії та амплітуди, енергії та хвильової інтенсивності.
Основні пункти
- Енергетичні ефекти хвилі ґрунтуються на амплітуді та тривалості хвилі. Хвилі бувають концентрованими та розподіленими.
- Хвилі не залежать від частоти, але енергія окремих фотонів у пучку визначається частотою цього пучка.
- Ультразвук – звук із частотою, що перевищує верхню межу людського слуху (20 кГц).
- Відновлення сили – якщо система відійшла від рівноваги, то сила, що відновлює, постарається повернути баланс. Це функція становища маси чи частинки. Вона завжди спрямована назад до збалансованого стану системи. Як приклад послужить дія пружини. В ідеалі вона впливає силою пропорційно до величини деформації від збалансованої довжини. Притягнення до більшої довжини змушує пружину надавати силу, яка повертає її до рівноваги.
- Фотоелектричні ефекти – електрони виходять із речовини через поглинання енергії від електромагнітних променів.
- Ультразвук використовують для глибокої термообробки м'язових штамів.
- лазерний промінь спалює злоякісні тканини.
- водні хвилі руйнують пляжі.
- Землетруси знищують цілі міста.
Кількість енергії ґрунтується на амплітуді. Чим більшепоказник землетрусу, тим більше зміщується грунт. Гучні звуки мають більш високі амплітуди і створюються вібраційним джерелом. Великі хвилі розмивають берег сильніше.
Чим серйознішим є зміщення х, тим більше сили знадобиться (F = -kх) для його створення. Робота пов'язана із силою, помноженою на дистанцію, тому енергія пов'язана з амплітудою. Якщо бути точніше, то енергія виступає прямою пропорційністю квадрату амплітуди, оскільки:
Землетруси
Руйнівний ефект землетрусу є значним доказом присутності енергії, що переноситься хвилями. Шкала Ріхтера пов'язана з амплітудою та кількістю енергії
Енергетичні ефекти ґрунтуються на часі та амплітуді. Наприклад, що довше ультразвук, то більше енергії транспортує. Хвилі можуть бути концентрованими та розподіленими. Наприклад, якщо сфокусувати сонячне світло, воно може підпалити деревину. Що далі землетрус поширився від джерела, то менше руйнувань. Ці фактори включені у визначення інтенсивності (I) як потужність на одиницю площі:
I = P/A (P – потужність, що переноситься хвилею крізь область A).
Енергія та частота
Якщо дивитися з позиції класичної хвильової теорії, то енергія не ґрунтується на частоті хвилі. Але у мікроскопічному світі цього правила не дотримуються. Ейнштейн пояснював фотоелектричний ефект так: фотон транспортує певний енергетичний запас, пропорційний до частоти світла. Можна збільшити кількість фотонів, якщо підвищити інтенсивність пучка, а енергія окремих фотонів у ньому обчислюється частотою пучка.