Якщо ви опустите камінчик у водойму з негазованою водою, поверхня води заважає. Порушення не залишається обмеженим одним місцем, а поширюється назовні по колу. Якщо ви продовжуєте скидати камінці у ставку, ви бачите кола, що швидко рухаються назовні від точки, де порушується поверхня води. Це створює відчуття, ніби вода рухається назовні від місця порушення. Якщо ви покладете кілька шматочків пробки на порушену поверхню, видно, що шматочки пробки рухаються вгору-вниз, але не віддаляються від центру завади. Це показує, що водна маса не тече назовні з колами, а навпаки, створюється рухоме збурення. Подібним чином, коли ми говоримо, звук рухається назовні від нас, без потоку повітря з однієї частини середовища в іншу. Порушення, що виникають у повітрі, набагато менш очевидні, і лише наші вуха або мікрофон можуть їх виявити. Ці моделі, які рухаються без фактичного фізичного переносу або потоку речовини в цілому, називаються хвилями.
Хвилі переносять енергію і характер збурень має інформацію, яка поширюється з однієї точки в іншу. Всі наші комунікації по суті залежать від передачі сигналів через хвилі. Мова означає утворення звукових хвиль у повітрі та слуху, що зводиться до їх виявлення. Часто спілкування включає різні види хвиль. Наприклад, звукові хвилі можуть спочатку перетворюватися в сигнал електричного струму, який, у свою чергу, може генерувати електромагнітну хвилю, яка може передаватися оптичним кабелем або через супутник. Виявлення вихідного сигналу зазвичай включає ці дії в зворотному порядку.
Не всі хвилі потребують середовища для свого поширення. Наприклад, легкі хвилі можуть рухатися через вакуум. Світло, яке випромінюють зірки, які знаходяться за сотні світлових років, доходить до нас через міжзоряний простір, який є практично вакуумом.
Кілька прикладів хвиль - океанські хвилі, звукові хвилі, світлові хвилі, землетруси, телевізійні та радіохвилі, рентген, волоконна оптика, лазери, мікрохвилі в печах тощо.
1. Механічні хвилі:
Найбільш звичним видом хвиль, таких як хвилі на струні, водні хвилі, звукові хвилі, сейсмічні хвилі тощо, є так звані механічні хвилі. Ці хвилі потребують середовища для поширення, вони не можуть поширюватися через вакуум. Вони включають коливання складових частинок і залежать від пружних властивостей середовища.
Механічні хвилі бувають двох різних форм - поперечні та поздовжні.
Поперечна хвиля - це хвиля, яка змушує частинки, над якими вони проходять, вібрувати під прямим кутом до напрямку, в якому рухаються хвилі. Він рухає середовище перпендикулярно руху хвилі. Наприклад, уявіть, як човен піднімається вгору-вниз у воді, коли хвиля проходить повз; вібраційна струна для гітари тощо.
Поздовжня хвиля - це хвиля, яка змушує частинки, над якими вони проходять, вібрувати паралельно напрямку, в якому рухаються хвилі. Він рухає середовище паралельно руху хвилі. Наприклад, слизькі хвилі, які ви штовхаєте і тягнете тощо.
2. Електромагнітні хвилі:
Електромагнітні хвилі - це інший тип хвиль. Електромагнітні хвилі не обов’язково потребують середовища - вони можуть рухатися через вакуум. Світло, радіохвилі, рентген - це все електромагнітні хвилі. У вакуумі всі електромагнітні хвилі мають однакову швидкість.
3. Матеріальні хвилі:
Третій вид хвиль - це так звані хвилі Матерії. Матерія складається з атомів, а атоми - з протонів, нейтронів та електронів. Хвильову функцію для матеріальної частинки часто називають хвилею речовини. Вся речовина може виявляти хвилеподібну поведінку. Наприклад, пучок електронів може дифрагуватися так само, як пучок світла або водна хвиля. Вони концептуально більш абстрактні, ніж механічні або електромагнітні хвилі; вони вже знайшли застосування в декількох пристроях, що є базовими для сучасних технологій; хвилі речовини, пов'язані з електронами, використовуються в електронних мікроскопах.
