Поперечные и продольные волны
Поперечные волны и продольные волны являются двумя основными типами распространения волн. Эти две концепции чрезвычайно важны и особенно полезны для объяснения многих явлений, связанных с волновой механикой. В этой статье мы сравним поперечную волну с продольной и обсудим их определения, сходства и, наконец, различия.
Что такое поперечная волна?
В волнах и вибрациях концепция поперечных волн является краеугольным камнем. Поперечная волна - одна из двух основных форм волн. Чтобы понять поперечную волну, требуется существенное понимание волновой механики. Волна – это способ передачи энергии. Когда волна распространяется в пространстве, распространяется и энергия, которую она несет. Эта энергия заставляет частицы на пути колебаться. Другими словами, энергия распространяется через колебания частиц. В поперечной волне частицы колеблются перпендикулярно направлению движения волны. Следует отметить, что частицы даже незначительно не движутся в направлении распространения. Для синусоидальной волны частицы колеблются в простом гармоническом движении. Для любой волны наибольшее смещение частицы от точки равновесия равно амплитуде волны и пропорционально переносимой волной энергии. Волны, такие как световые волны и другие электромагнитные волны, являются поперечными. Нормальные световые волны имеют колебания во всех направлениях, перпендикулярных распространению. Плоскополяризованный луч будет колебаться только в одном направлении.
Что такое продольная волна?
Продольная волна - еще один основной тип волн, присутствующих в природе. Те же принципы волновой динамики применимы и к продольным волнам. В продольной волне колебания частиц параллельны направлению распространения. Это не означает, что частицы движутся вместе с волной. Частицы колеблются только вокруг фиксированной точки равновесия в пространстве. Поскольку колебания параллельны движению, возникает разница давлений. Продольную волну также можно рассматривать как волну давления, поскольку энергия передается через давление. Следует отметить, что в отличие от поперечных волн продольные волны имеют только одно направление колебаний. Максимальное смещение от точки равновесия равно амплитуде волны и пропорционально энергии волны. Звуковые волны являются лучшим примером продольных волн. Разница давлений внутри нашего уха и снаружи изменяется из-за изменения давления, создаваемого звуковой волной. Это вызывает колебания диафрагмы уха, которые затем обнаруживаются нейронами, воспринимающими звук.
Чем отличаются продольные волны от поперечных волн?
• Поперечные волны создают колебания, перпендикулярные направлению распространения, а продольные волны создают колебания, параллельные распространению волны.
• Поперечные волны имеют колебания во многих разных направлениях, а продольные волны имеют колебания только в одном направлении.
• Естественные океанские волны образуются путем наложения продольных и поперечных волн.
