|
Falę stanowi rozchodzące się w ośrodku zaburzenie, zmiany
jakiejś wielkości (powtarzające się wielokrotnie i cyklicznie
zmieniające swoje wychylenie).
Fala pojawia się w ośrodkach, których punkty są ze sobą powiązane.
To powiązanie punktów ośrodka (lub przestrzeni) może być bardzo różne
- za pomocą sił mechanicznych, pól, a także innych parametrów. Dzięki
owemu powiązaniu zmiany w jednym miejscu przechodzą (propagują się)
na kolejne punkty (czyli najczęściej całe obszary) ośrodka.
Fala mechaniczna rozchodząca się na duże odległości nie przesuwa w
istotny sposób punktów ośrodka - tym co się przemieszcza w fali jest
nie materia, ale energia - różne obszary ośrodka cyklicznie
"zamieniają się rolami" - stając się raz podlegającymi większemu
zaburzeniu/wychyleniu, raz mniejszemu.
Przykłady:
Falę dźwiękową w powietrzu tworzą rozchodzące się
niewielkie wahania gęstości i ciśnienia powietrza (najczęściej są
to wahania znacznie mniejsze niż 1% wartości ciśnienia średniego).
Cząsteczki powietrza zgęszczone w jednym obszarze mają tendencję do
rozprężania się, co powoduje z kolei zgęszczenia w kolejnym punktach
tego ośrodka.
Falę elektromagnetyczną (także świetlną - patrz ew.
rozdział Czym
jest światło?) stanowią zmienne w czasie i powiązane ze sobą
pola elektryczne i magnetyczne.
Przyczyną powstawania fal elektromagnetycznych jest fakt, że zmiana
pola elektrycznego w jednym punkcie powoduje zawsze powstanie nowego
pola elektromagnetycznego w sąsiedztwie, co z kolei spowoduje powstanie
kolejnego pola elektromagnetycznego dalej itd...
Falami elektromagnetycznymi są m.in. fale radiowe, mikrofalowe, świetlne.
Fala elektromagnetyczna jest szczególnym typem fali, ponieważ nie
wymaga ośrodka materialnego i może rozchodzić się w próżni.
Więcej informacji na temat fal świetlnych znajduje się w dziale optyka. |
|
obszary o większej wartości zaburzenia mają ciemny odcień, a obszary
o wartości mniejszej - jasny.
|
Gdyby fali dźwiękowej przyjrzeć się dokładniej (jakby ją
"sfotografować"), to dałoby się zobaczyć, że stanowią ją
cykliczne zgęszczenia i rozrzedzenia powietrza. Te obszary zagęszczeń
i rozrzedzeń przesuwają się z prędkością dźwięku w pewnym
kierunku, i jeżeli tak się zdarzy - mogą wpaść do czyjegoś ucha i
wywołać w nim wrażenie dźwięku.
Podobnie w przypadku fali elektromagnetycznej - tutaj po
"zatrzymaniu czasu" wyróżnić można obszary dodatniej (większej)
i ujemnej (mniejszej) wartości pola elektrycznego.
Po "uruchomieniu czasu", obszary te na przemian
"zamieniają się rolami" - raz większa wartość pola jest w
jednym punkcie, a później wartość ta maleje, gdy z kolei inny punkt
przejmuje w tym czasie maksymalną wartość pola - w efekcie fala się
rozchodzi (mówimy też o "propagacji" fali). |
|
Więcej na temat fali można dowiedzieć analizując jej najprostszy
i najważniejszy przypadek - falę
harmoniczną. Tutaj możemy jeszcze przyjrzeć się innej animacji
przybliżającej nam pojęcie fali.
Fala łączy w sobie dwie zmienności
 | zmienność w czasie |
| zmienność w przestrzeni |
Na powyższej animacji (jeśli już zanikła, to można ją uruchomić
poprzez odświeżenie okna przeglądarki) mamy zaznaczony jeden punkt ośrodka
(czerwony koralik). Docierająca do tego punktu fala powoduje drgania -
ruch koralika w górę i w dół . Tak dzieje się z każdym
punktem ośrodka, do którego dociera fala. Poszczególne punkty ośrodka
różnią się głównie tym, że w innych momentach osiągają wartości
maksymalne, minimalne i inne - pośrednie.
|
