|
Falę stanowi rozchodzące
się w ośrodku zaburzenie, zmiany jakiejś wielkości (powtarzające się
wielokrotnie i cyklicznie zmieniające swoje wychylenie).
Fala pojawia się w ośrodkach, których punkty są ze sobą powiązane.
To powiązanie punktów ośrodka (lub przestrzeni) może być bardzo różne
- za pomocą sił mechanicznych, pól, a także innych parametrów. Dzięki
owemu powiązaniu zmiany w jednym miejscu przechodzą (propagują się) na kolejne
punkty (czyli najczęściej całe obszary) ośrodka.
Fala mechaniczna rozchodząca się na duże odległości nie przesuwa w istotny sposób
punktów ośrodka - tym co się przemieszcza w fali jest nie materia, ale energia
- różne obszary ośrodka cyklicznie "zamieniają się rolami" -
stając się raz podlegającymi większemu zaburzeniu/wychyleniu, raz mniejszemu.
Przykłady:
Falę dźwiękową w powietrzu tworzą rozchodzące się niewielkie
wahania gęstości i ciśnienia powietrza (najczęściej są to wahania
znacznie mniejsze niż 1% wartości ciśnienia średniego). Cząsteczki powietrza zgęszczone
w jednym obszarze mają tendencję do rozprężania się, co powoduje z
kolei zgęszczenia w kolejnym punktach tego ośrodka.
Falę elektromagnetyczną (także świetlną - patrz ew. rozdział
Czym jest światło?) stanowią zmienne w czasie i powiązane ze sobą pola
elektryczne i magnetyczne.
Przyczyną powstawania fal elektromagnetycznych jest fakt, że zmiana pola elektrycznego
w jednym punkcie powoduje zawsze powstanie nowego pola elektromagnetycznego w sąsiedztwie,
co z kolei spowoduje powstanie kolejnego pola elektromagnetycznego dalej itd...
Falami elektromagnetycznymi są m.in. fale radiowe, mikrofalowe, świetlne.
Fala elektromagnetyczna jest szczególnym typem fali, ponieważ nie wymaga ośrodka
materialnego i może rozchodzić
się w próżni.
Więcej informacji na temat fal świetlnych znajduje się w dziale optyka.
|
|
obszary o większej wartości zaburzenia mają ciemny odcień,
a obszary o wartości mniejszej - jasny.
|
Gdyby fali dźwiękowej przyjrzeć się dokładniej (jakby ją
"sfotografować"), to dałoby się zobaczyć, że stanowią
ją cykliczne zgęszczenia i
rozrzedzenia powietrza. Te obszary zagęszczeń i rozrzedzeń
przesuwają się z prędkością dźwięku w pewnym kierunku, i jeżeli tak się zdarzy
- mogą wpaść do czyjegoś ucha i wywołać w nim wrażenie dźwięku.
Podobnie w przypadku fali elektromagnetycznej - tutaj po
"zatrzymaniu czasu" wyróżnić można obszary dodatniej (większej)
i ujemnej (mniejszej) wartości pola elektrycznego.
Po "uruchomieniu czasu", obszary te na przemian "zamieniają
się rolami" - raz większa wartość pola jest w jednym punkcie, a później
wartość ta maleje, gdy z kolei inny punkt przejmuje w tym czasie maksymalną
wartość pola - w efekcie fala się rozchodzi (mówimy też o
"propagacji" fali).
|
|
Więcej na temat fali można dowiedzieć analizując jej
najprostszy i najważniejszy przypadek - falę
harmoniczną. Tutaj możemy jeszcze przyjrzeć się innej animacji
przybliżającej nam pojęcie fali.
Fala łączy w sobie dwie zmienności
 | zmienność w czasie |
| zmienność w przestrzeni |
Na powyższej animacji (jeśli już zanikła, to można ją uruchomić poprzez odświeżenie okna
przeglądarki) mamy zaznaczony jeden punkt ośrodka (czerwony koralik).
Docierająca do tego punktu fala powoduje drgania - ruch koralika w górę i w
dół . Tak dzieje się z każdym punktem ośrodka, do którego dociera
fala. Poszczególne punkty ośrodka różnią się głównie tym, że
w innych momentach osiągają wartości maksymalne, minimalne i inne -
pośrednie.
|