Fale mechaniczne z uwzględnieniem fal dźwiękowych.

Prosty ruch harmonijny, pierwotny składnik wszystkich drgań jest ruchem powszechnie znanym i użytecznym; odgrywa zasadniczą rolę m.in. w nauce o dźwięku i w muzyce. Nauka o tym ruchu falowym jest obszernym działem fizyki, którego osiągnięcia stosuje się do analizy fal oceanicznych, trzęsień ziemi, dźwięku, itp. Znaczenie tego działu fizyki wzrosło wraz z rozwojem nauki, gdy okazało się, że światło jest falą, a bardziej jeszcze, gdy pomysł de Broglie’a spowodował nową rewolucję w fizyce.

Fala to rozchodzenie się w przestrzeni zaburzenia stanu ośrodka materialnego, czyli rozchodzenie się wszelkiego rodzaju drgań. I tak np. rozchodzenie się zaburzeń stanu pola elektromagnetycznego stanowi falę elektromagnetyczną, a ośrodka mechanicznego (sprężystego) – falę mechaniczną (sprężystą). Do rozchodzenia fali niezbędne jest istnienie w ośrodku materialnym takiego sprzężenia między sąsiednimi jego punktami, aby zmiana stanu ośrodka w jednym jego punkcie powodowała podobną zmianę w punktach sąsiednich. Wywoływanie takich zmian wymaga zawsze pewnej energii, fala niesie więc ze sobą energię. To przenoszenie energii bez jednoczesnego przenoszenia substancji jest cechą charakterystyczną ruchu falowego.

Fazę fali uważa się za określoną, jeżeli dany jest zespół wartości parametrów opisujących stan drgań ośrodka w danym punkcie i w danej chwili. Fazę fali na sznurze w pewnym jego miejscu będzie np. określało przesunięcie sznura z położenia równowagi oraz prędkość sznura w tym jego miejscu w danej chwili. Powierzchnią falową (powierzchnią fazową) fali rozchodzącej się w przestrzeni nazywa się dowolną powierzchnię danej fazy, tj. powierzchnię, w której we wszystkich punktach fala jest w jednakowej fazie. W ustalonym punkcie przestrzeni faza fali ciągle się zmienia (zależność od czasu), natomiast powierzchnia złożona z punktów o takiej samej fazie rozchodzi się w przestrzeni z prędkością zwaną prędkością fazową. Czołem fali nazywa się powierzchnię fazową oddzielającą obszar, do którego fala dotarła, od obszaru, w którym jeszcze jej nie ma.
W zależności od kształtu czoła fali wyróżnia się fale płaskie, walcowe i kuliste. Mają one czoła odpowiednio: w kształcie płaszczyzny, walca lub kuli i rozchodząc się nie zmieniają swego kształtu.

W zależności od kierunku drgań wyróżnia się fale podłużne, w których drgania odbywają się równolegle do kierunku rozchodzenia się fal, oraz fale poprzeczne, w których drgania zachodzą prostopadle do tego kierunku. Spośród fal poprzecznych wyróżnia się fale polaryzowane, o drganiach w pewien sposób uporządkowanych. Fale w sznurze można np. uzyskać kręcąc jednym jego końcem – wówczas sznur będzie tworzył obracającą się przestrzenną linię śrubową, lub też poruszając jednym jego końcem pionowo w dół i w górę – sznur, wraz z biegnącą po nim falą będzie wtedy pozostawał w płaszczyźnie pionowej. W tym drugim przypadku falę biegnącą po sznurze nazywa się falą spolaryzowaną liniowo, w pierwszym zaś – kołowo. Fale niespolaryzowane – drgające we wszystkich płaszczyznach i we wszystkich kierunkach, można w prosty sposób spolaryzować. W tym calu potrzebny jest materiał, zwany polaryzatorem, który blokuje drgania fal we wszystkich płaszczyznach z wyjątkiem jednej. Po przejściu przez polaryzator fale drgają tylko w jednej płaszczyźnie, np. w górę i w dół (RYS.1.).



Wszystko w postaci załącznika:))