Механикалық толқындардың таралуы. Механикалық толқындардың интерференциясы. Физика, 11 сынып, қосымша материал.

Теориялық ақпарат. Тапсырмалар

Толқындардың қасиеттері:

• Шағылу
• Сыну
• Дифракция
• Интерференция
• Поляризация

Толқынды қозғалыстың қайсысына да болмасынинтерференция және дифракция құбылыстары тән.

Кеңістіктің әрбір нүктесінде қорытқы тербелістер амплитудаларының уақыт жөнінен тұрақты таралу тәртібі орнайтындай болып, екі немесе бірнеше толқынның қосылуы интерференция деп аталады.

Интерференция құбылысындағы max және min-дар шартына сәйкес қосылатын екі толқынның жол айырмасы ұғымын қалыптастыру

Интерференция болуының басты шарты - толқын көздерінің когеренттік шарты

Орнықты интерференциялық көрініс шығарып алу үшін, толқын көздерінің

а) тербеліс жиіліктері бірдей болуы қажет және олардың

б) тербеліс фазалары өзара дәл келуі керек немесе

в) уақытқа тәуелсіз тұрақты шама болып, қала беруі тиic.

Осы шарттарды қанағаттандыратын көздер когерентті көздер деп аталады. Когерентті толқындар қосылғанда ғана орнықты интерференциялық көрініс пайда болады.

В нүктесінде О және О1екі толқын көзінен шыққан толқындардың жол айырымы : Δd= d2— d1 = 4λ – 2λ = 2λ.

В' нүктесінде:

Δd = d2—d1= 3(1/2)λ – 2λ = 1(1/2)λ = (3/2)λ.

Интерференциялық максимум шарттары:

1. Қабаттасу нүктесіне толқындар бірдей фазада келіп жетуі тиіс: φ1=φ2

2. Δd– толқындардың жолдарының айырмасына толқын ұзындығының бүтін саны сәйкес келеді: ∆𝒅=𝒌𝝀 мұндағы k – бүтін сан, k=0, 1, 2, 3,…

Немесе: Δd– толқындардың жолдарының айырмасына жарты толқын ұзындығының жұп саны сәйкес келеді: ∆𝒅=𝟐𝒌∙𝝀/𝟐

3. Қорытқы амплитуда екі толқын амплитудаларының қосындысына тең болады: Ақорытқы=А1+А2 – қабаттасу нүктесінде толқындар бірі-бірі күшейтеді.

Δd = kλ = 2k(λ/2) — максимум үшін,

Интерференциялық минимум шарттары:

1. Қабаттасу нүктесіне толқындар қарама-қарсы фазада келіп жетуі тиіс: φ1 = - φ2

2. Δd– толқындардың жолдарының айырмасына жарты толқын ұзындығының тақ саны сәйкес келеді:

∆𝒅=(𝟐𝒌+𝟏)λ/𝟐

3. Қорытқы амплитуда екі толқынның амплитудаларының айырмасына тең болады: Ақорытқы=А1–А2 - толқындар бірін-бірі әлсіретеді.

Егер А1=А2 болса, онда Ақорытқы= 0 – қабаттасатын толқындар бірін-бірі жояды.

Δd = (k + 1/2)λ = (2k+1)(λ/2) — минимум үшін, k = 0, 1, 2, 3, ...

Судың бетіндегі (немесе кез келген сұйықтың) толқындар көлденең де бойлық (қума) та бола алмайды. Олар ерекше сипатқа ие.

Жұптық жұмыс. Есеп шығару

• Бірінші толқын көзінен , ал екіншісінен қашықтықта орналасқан нүктеде интерференция нәтижесі қандай болады ? Толқын ұзындығы .

• L және K нүктелерінен шыққан толқындар N нүктесінде қабаттасады. Толқындардың жол айырымы , толқын ұзындығы . N нүктесінде толқын күшейе ме әлде әлсірей ме ? Неге ? Жауабын түсіндірп жазыңыз.

• S және M нүктелерінен шыққан толқындар N нүктесінде қабаттасады. Толқындардың жол айырымы , толқын ұзындығы . N нүктесінде толқын күшейе ме әлде әлсірей ме ? Неге ? Жауабын түсіндірп жазыңыз.

• Кездейсоқ алынған М нүктесіне бірінші жерден шыққан дыбыс 0,35 с-та жетеді. Алекінші бір жерден шыққан дыбыс сол нүктеге 0,38 с-та жетеді. Егер толқындар когерентті, ал толқын ұзындықтары және дыбыстың жылдамдығы 340 м/с болса, М нүктесінде дыбыс күшейе ме әлде әлсірей ме?