Fala jest zaburzeniem, które rozprzestrzenia się w ośrodku. Powstaje, gdy drgania jednego punktu w ośrodku rozchodzą się.
Rodzaje fal
Fala płaska
- Fala płaska rozchodzi się promieniście od źródła fali.
- Amplituda tej fali mówi o wielkości drgań.
Fala poprzeczna
- Mechanizm rozchodzenia się fali poprzecznej jest związany z powierzchniami falowymi w sprężystym sznurze. Ta fala tworzy proste linie powierzchni falowych.
Fala kulista
- Fala kulista rozchodzi się wokół źródła fali.
Fale i optyka
Podział fal obejmuje fale podłużne i fale poprzeczne. Fale podłużne to fale, w których ruch poszczególnych punktów odbywa się wzdłuż kierunku rozchodzenia się fali. Przykładem fali podłużnej jest fala dźwiękowa.
W przypadku fal poprzecznych, ruch poszczególnych punktów odbywa się prostopadle do kierunku rozchodzenia się fali. Przykładem fali poprzecznej jest fala świetlna.
Okres fali
Okres fali to czas potrzebny na rozpropagowanie się jednego pełnego cyklu fali.
Amplituda fali
Amplituda fali mówi o największym wydaleniu punktu w ośrodku z położenia równowagi.
Wielkości opisujące fale
- Prędkość fali - określa prędkość rozchodzenia się fali, zależy od ośrodka.
- Długość fali - odległość między najbliższymi grzbietami (lub dolinami) fali.
- Częstotliwość fali - liczba powierzchni falowych z ośrodka do ośrodka.
Zastosowanie fal elektromagnetycznych
Fale elektromagnetyczne mają szerokie zastosowanie, szczególnie w dziedzinie komunikacji i technologii. Przykłady fal elektromagnetycznych to fale radiowe, promieniowanie podczerwone, promieniowanie ultrafioletowe, promieniowanie rentgenowskie.
Prędkość fali dźwiękowej zależy od ośrodka, na przykład w powietrzu wynosi około 340 m/s, a w wodzie - 1600 m/s. Natężenie fali dźwiękowej określa ilość energii przenoszonej przez falę na jednostkę powierzchni.
Próg słyszalności dla człowieka wynosi 0 dB, natomiast próg bólu to 120 dB. Fale dźwiękowe mają różne częstotliwości, na przykład od 20 Hz do 20 kHz.
Zjawisko Dopplera polega na zmianie częstotliwości fali dźwiękowej w zależności od prędkości źródła i odbiornika. Może być wykorzystywane do mierzenia prędkości samochodów przy użyciu radarów policyjnych, monitorowania statków i samolotów oraz w ultrasonografii dopplerowskiej do obrazowania przepływu krwi w naczyniach krwionośnych.
Dyfrakcja to zjawisko polegające na ugięciu fali po przejściu przez przeszkodę. Zasada Huygensa mówi o tym, że każdy punkt fali może być uważany za źródło nowej fali, a nakładanie się fal prowadzi do zmiany kierunku ich rozchodzenia.
Zasada superpozycji mówi o tym, że fale mijające się zachowują się, jakby nie zmieniły swoich własności.
Niezależnie od rodzaju i częstotliwości źródła dźwiękowego, natężenie dźwięku zależy od amplitudy fali (większa amplituda = głośniejszy dźwięk) oraz od częstotliwości fali (im wyższa częstotliwość, tym wyższy dźwięk).
