Когда волны сталкиваются с новыми средами, барьерами или другими волнами, они могут вести себя по-разному.
Характеристика волны, падающей на другую среду и отражающейся полностью или частично, называется отражением. Существует два разных способа отражения волнового импульса.
Если волна ударяется о среду под углом, волна будет отражаться под углом, это известно как Закон отражения.
Согласно Закону Отражения, угол падения к нормали равен углу отражения к нормали, где нормаль представляет собой луч, перпендикулярный поверхности.
Этот тип отражения характерен для волны, падающей на шероховатую поверхность и отражающейся случайным образом во всех направлениях. Например, бумага отражает свет во всех направлениях. Поэтому читать можно под любым углом.
Отражение звука иногда называют эхом. Процент звука, отраженного от поверхности, зависит от ее характера. Например, вы получаете высокий коэффициент отражения от жесткой гладкой поверхности, такой как стены спортзала, и низкий уровень отражения от мягкой, неровной поверхности, такой как мягкие неровные стены в кинотеатре.
Изучение отражения звука называется акустикой.
Множественные звуковые отражения, вызывающие искажение звука, называются реверберациями.
Говорят, что когда две или более волны одновременно занимают одно и то же пространство, они мешают друг другу. Поскольку обе волны движутся, интерференция будет длиться недолго. В этот момент две волны продолжатся без изменений. В течение того периода времени, когда волны мешают друг другу, они могут делать это двумя различными способами, известными как конструктивная интерференция и деструктивная интерференция.
Конструктивная интерференция приводит к волновому импульсу, который больше, чем любой отдельный импульс, т.е. они складываются.
Деструктивная интерференция приводит к волновому импульсу, который меньше любого отдельного импульса, т. Е. Они вычитаются друг из друга.
Принцип суперпозиции может применяться к волнам, когда две или более волны одновременно проходят через одну и ту же среду. Волны проходят сквозь друг друга, не беспокоясь.
Чистое смещение среды в любой точке пространства или времени - это просто сумма смещений отдельных волн.
Это верно как для волн, так и для импульсов.
Когда много похожих волн занимают одну и ту же среду, возникает непрерывная интерференционная картина, которая состоит как из конструктивной интерференции, так и из деконструктивной интерференции. В идеальных условиях может быть установлена стоячая волна. Стоячая волна - это именно то, что подразумевает под своим названием волна, которая кажется неподвижной и просто стоит на одном месте.
В действительности существует множество волн, каждая из которых движется, но общая картина, вызванная интерференцией, просто дает вид стационарной волны. Стоячая волна состоит из двух основных частей.
Преломление волны происходит, когда волна меняет направление при переходе из одной среды в другую. Наряду с изменением направления преломление также вызывает изменение длины волны и скорости волны. Величина изменения волны из-за преломления зависит от показателя преломления среды. Одним из примеров преломления является призма. Когда белый свет попадает в призму, световые волны разных длин преломляются. Световые волны разной длины преломляются по-разному, и свет разделяется на спектр цветов.
Рефракция может произойти при любом из следующих обстоятельств.
Преломление света, проходящего из воздуха в стекло
Луч света, попадающий в стекло, называется падающим лучом.
Луч, который проходит в стекле, называется преломленным лучом.
Угол между падающим лучом и нормалью называется углом падения.
Угол между преломленным лучом и нормалью называется углом преломления.
Падающий луч падает на стекло под углом, а преломленный луч изгибается «по нормали». Поскольку луч света отклоняется к нормали при переходе от воздуха к стеклу (от менее плотного к более плотному), угол падения больше, чем угол преломления. Когда свет покидает стекло, луч отклоняется «от нормы». В этом случае угол преломления больше угла падения (от более плотного к менее плотному).
Когда волна распространяется от менее плотной среды к более плотной, угол падения больше, чем угол преломления.
Когда волна распространяется от более плотной среды к менее плотной, угол преломления больше, чем угол падения.
Призма использует преломление для разделения различных цветов света, составляющих видимый спектр. Это происходит из-за того, что все цвета, составляющие белый свет, не движутся в стекле с одинаковой скоростью, поэтому каждый цвет изгибается в разной степени.
Это цветовое разделение называется дисперсией. Радуга работает, потому что капли воды действуют как крошечные призмы.
Обычно вы можете услышать сирену задолго до того, как увидите машину скорой помощи, потому что звук может огибать углы. Эта характеристика изгиба за угол характерна не только для звука, но и для всех волн в целом и известна как дифракция волн.
Дифракция - это изгиб волн вокруг преграды.
Когда фронт прямой волны ударяется о барьер, составляющая волны, которой разрешено проходить через барьер, затем изгибается и приобретает вид круговой волны.
Величина изгиба в первую очередь зависит от ширины проема. Максимальный изгиб происходит, когда ширина отверстия составляет примерно одну длину волны.
Поляризация - это когда волна колеблется в одном определенном направлении. Световые волны часто поляризуется с помощью поляризационного фильтра. Поляризоваться могут только поперечные волны. Продольные волны, такие как звуковые волны, не могут быть поляризованы, потому что они всегда движутся в одном направлении с волной.
Поглощение - это когда волна входит в контакт со средой и заставляет молекулы среды вибрировать и двигаться. Эта вибрация поглощает или забирает часть энергии от волны, и меньше энергии отражается.
Одним из примеров поглощения является черный тротуар, который поглощает энергию света. Черный мостовой становится горячим из-за поглощения световых волн, и мало света отражается, из-за чего мостовая кажется черной. Белая полоса, нарисованная на асфальте, будет отражать больше света и меньше поглощать. В результате белая полоса будет менее горячей.
