Kiedy fale napotykają nowe ośrodki, bariery lub inne fale, mogą zachowywać się na różne sposoby.
Charakterystyka fali uderzającej w inny ośrodek i odbijanej z powrotem, całkowicie lub częściowo, nazywana jest odbiciem. Istnieją dwa różne sposoby odbijania impulsu fali.
Jeśli fala uderzy w ośrodek pod kątem, zostanie odbita pod kątem, co jest znane jako prawo odbicia.
Zgodnie z prawem odbicia kąt padania do normalnej jest równy kątowi odbicia do normalnej, gdzie normalna jest promieniem prostopadłym do powierzchni.
Ten rodzaj odbicia jest charakterystyczny dla fali uderzającej w chropowatą powierzchnię i odbijanej przypadkowo we wszystkich kierunkach. Na przykład papier odbija światło we wszystkich kierunkach. Dlatego możesz czytać pod dowolnym kątem.
Odbicie dźwięku jest czasami określane jako echo. Procent dźwięku odbijanego od powierzchni zależy od rodzaju powierzchni. Na przykład uzyskasz wysoki współczynnik odbicia od sztywnej, gładkiej powierzchni, takiej jak ściany sali gimnastycznej, i niski współczynnik odbicia od miękkiej, nieregularnej powierzchni, takiej jak miękkie, nieregularne ściany w kinie.
Badanie odbicia dźwięku nazywa się akustyką.
Wielokrotne odbicia dźwięku, które powodują zniekształcenie dźwięku, nazywane są pogłosami.
Kiedy dwie lub więcej fal zajmuje tę samą przestrzeń w tym samym czasie, mówi się, że interferują ze sobą. Ponieważ obie fale się poruszają, interferencja będzie trwała tylko przez krótki czas. W tym momencie dwie fale będą kontynuowane niezmienione przez spotkanie. Przez ten okres czasu, kiedy fale interferują ze sobą, mogą to robić na dwa różne sposoby, znane jako interferencja konstruktywna i interferencja destrukcyjna.
Konstruktywna interferencja skutkuje impulsem falowym, który jest większy niż pojedynczy impuls, tj. sumują się one razem.
Destrukcyjna interferencja skutkuje impulsem falowym, który jest mniejszy niż pojedynczy impuls, tj. odejmują się od siebie.
Zasada superpozycji może być zastosowana do fal, gdy dwie lub więcej fal przemieszcza się w tym samym ośrodku w tym samym czasie. Fale przechodzą przez siebie bez zakłóceń.
Przemieszczenie netto ośrodka w dowolnym punkcie w przestrzeni lub czasie jest po prostu sumą przemieszczeń poszczególnych fal.
Dotyczy to zarówno fal, jak i impulsów.
Gdy wiele podobnych fal zajmuje ten sam ośrodek, powstaje ciągły wzór interferencji, który składa się zarówno z interferencji konstruktywnej, jak i dekonstrukcyjnej. W idealnych warunkach może powstać fala stojąca. Fala stojąca jest dokładnie taka, jak sugeruje jej nazwa, fala, która wydaje się być nieruchoma i po prostu stoi w jednym miejscu.
W rzeczywistości istnieje wiele fal, z których wszystkie się poruszają, ale ogólny wzór spowodowany interferencją daje po prostu wrażenie fali stacjonarnej. Istnieją dwie główne części fali stojącej
Załamanie fali występuje, gdy fala zmienia kierunek podczas przemieszczania się z jednego ośrodka do drugiego. Wraz ze zmianą kierunku załamanie powoduje również zmianę długości fali i prędkości fali. Wielkość zmiany fali w wyniku załamania zależy od współczynnika załamania ośrodka. Jednym z przykładów załamania światła jest pryzmat. Kiedy białe światło wpada do pryzmatu, różne długości fal światła ulegają załamaniu. Różne długości fal światła są załamywane w inny sposób, a światło jest dzielone na spektrum kolorów.
Refrakcja może wystąpić w jednej z następujących okoliczności
Załamanie światła przechodzącego z powietrza do szkła
Promień światła wpadający do szkła nazywany jest promieniem padającym.
Promień, który wędruje w szkle, nazywany jest promieniem załamanym.
Kąt między promieniem padającym a normalną nazywamy kątem padania.
Kąt między promieniem załamanym a normalną nazywamy kątem załamania.
Promień padający pada na szkło pod kątem, a promień załamany jest wygięty „w kierunku normalnej”. Ponieważ promień światła zagina się w kierunku normalnej, gdy przechodzi z powietrza do szkła (od mniej gęstego do gęstszego), kąt padania jest większy niż kąt załamania. Kiedy światło opuszcza szkło, promień jest odchylany „od normalnej”. W tym przypadku kąt załamania jest większy niż kąt padania (od gęstszego do mniej gęstego).
Gdy fala przechodzi z ośrodka o mniejszej gęstości do ośrodka o większej gęstości, kąt padania jest większy niż kąt załamania.
Kiedy fala przemieszcza się z ośrodka o większej gęstości do ośrodka o mniejszej gęstości, kąt załamania jest większy niż kąt padania.
Pryzmat wykorzystuje refrakcję do oddzielenia różnych kolorów światła tworzących widmo widzialne. Dzieje się tak, ponieważ wszystkie kolory tworzące światło białe nie poruszają się z tą samą prędkością w szkle, co powoduje, że każdy kolor wygina się w różnym stopniu.
Ta separacja kolorów jest określana jako dyspersja. Tęcze działają, ponieważ krople wody działają jak małe pryzmaty.
Zwykle syrenę można usłyszeć na długo przed pojawieniem się pojazdu uprzywilejowanego, ponieważ dźwięk może zaginać się za rogiem. Ta cecha wyginania się za rogiem nie jest charakterystyczna tylko dla dźwięku, ale ogólnie dla wszystkich fal i jest znana jako dyfrakcja fal.
Dyfrakcja to uginanie się fal wokół bariery.
Kiedy czoło prostej fali uderza w barierę, składowa fali, która może przejść przez barierę, zostanie następnie wygięta i pojawi się jako fala kołowa.
Wielkość wygięcia zależy przede wszystkim od szerokości otworu. Maksymalne wygięcie występuje, gdy szerokość otworu wynosi w przybliżeniu jedną długość fali.
Polaryzacja występuje wtedy, gdy fala oscyluje w jednym określonym kierunku. Fale świetlne są często spolaryzowane za pomocą filtra polaryzacyjnego. Tylko fale poprzeczne mogą być spolaryzowane. Fale podłużne, takie jak fale dźwiękowe, nie mogą być spolaryzowane, ponieważ zawsze poruszają się w tym samym kierunku co fala.
Absorpcja ma miejsce, gdy fala wchodzi w kontakt z ośrodkiem i powoduje, że cząsteczki ośrodka wibrują i poruszają się. Ta wibracja pochłania lub odbiera część energii fali, a mniej energii jest odbijane.
Jednym z przykładów absorpcji jest czarna nawierzchnia, która pochłania energię ze światła. Czarna nawierzchnia nagrzewa się od pochłaniania fal świetlnych i niewielka ilość światła jest odbijana, przez co nawierzchnia wydaje się czarna. Biały pasek namalowany na chodniku będzie odbijał więcej światła, a mniej pochłaniał. W rezultacie biały pasek będzie mniej gorący.
