Co je to vlna? Jednoduché vysvětlení vlastností

Abychom pochopili, co je to vlna, pomůže nám studium jejích vlastností. Ty poskytují informace o typu vlny a vysvětlují chování vln

Vlastnosti vln pomáhají pochopit, co je to vlna

Vlny vznikají při šíření kmitů nebo při rozrušování hmoty jiným prostředím. Mohou se klidně rozvíjet na vodní hladině nebo ničit celé oblasti jako zemětřesení – podle toho, kolik energie přenášejí. Vlny však lze předvídat, pokud známe jejich vlastnosti.

• Existuje řada parametrů, které popisují rychlost a intenzitu vln. Patří mezi ně hřeben vlny, koryto vlny, amplituda, vlnová délka, dráhový rozdíl, frekvence, případný fázový posun a fázová rychlost.

• Vlny se zobrazují graficky jako sinusové křivky. Za tímto účelem si představte diagram se souřadnicemi X a Y. X popisuje vodorovnou osu, Y svislou osu. V tomto zobrazení se vlna rozšiřuje mezi body +1 a -1 a vytváří známý hadovitý obrazec.

• V tomto příkladu začíná každá vlna v nulovém bodě osy x a pohybuje se do bodu +1. Poté klesá zpět do bodu 0 a klesá do bodu -1, než se vrátí do nulového bodu. Bod, ve kterém vlna dosáhne hodnoty +1, se nazývá hřeben vlny. Nejnižší prodloužení vlny, tedy -1, je koryto vlny. Vzdálenost, kterou vlna urazí mezi +1 a osou x nebo -1 a osou x, je amplituda. Vzdálenost mezi počátečním a koncovým bodem vlny se nazývá vlnová délka

• Pokud je na diagramu zobrazena více než jedna vlnová křivka, vlnová délka měří také vzdálenost mezi dvěma vlnovými hřebeny nebo dvěma vlnovými koryty. V tomto zobrazení je více než jedna křivka, které se označují jako oscilace. Osa x se v tomto modelu stává osou t. Ukazuje, za jak dlouho vlna vykoná kolik kmitů, a tím definuje frekvenci.

• Rychlost, kterou se vlna šíří, se nazývá fázová rychlost. Ta se v závislosti na frekvenci liší v závislosti na uražené vzdálenosti a potřebném čase. Čím větší je amplituda vlny, tím větší vzdálenost musí vlna urazit. Vlny s malou amplitudou se šíří mnohem rychleji

• Vzdálenost mezi dvěma stejnými body, které se nacházejí na různých vlnách, je rozdíl chůze. To nabývá na významu, když se několik vln vyskytuje mírně posunutých vůči sobě. Tento fázový posun lze chápat jako fázový rozdíl, protože rozdíl mezi dvěma fázovými kmitáními se vypočítá jako rozdíl

Typy vln a jejich význam

Všechny vlny mají tyto základní vlastnosti. Přesto se od sebe vlny liší svým chováním při kmitání. Příčné vlny se šíří v prostoru a kmitají vertikálně. Nazývají se také příčné vlny. Zatímco podélné vlny se rozvíjejí podél směru šíření a kmitají ve stejném směru jako vlna.

• Příkladem příčných vln jsou elektromagnetické vlny. Vyskytují se ve viditelném světle, rentgenovém záření a mikrovlnách. V grafu by se taková vlna rozšiřovala doprava. Směr jejího kmitání by byl v pravém úhlu, tj. příčný ke směru šíření. Vlnu lze rozpoznat podle velkých výchylek mezi hřebenem a příkrovem. Do této kategorie patří také vodní vlny.

• Podélné vlny jsou zvukové vlny. Vznikají stlačením vzduchu. Když zdroj zvuku vydává zvuk, pohybují se molekuly vzduchu dopředu a dozadu ve směru šíření zvuku. Tím dochází k přenosu zvuku. To také charakterizuje podélné kmitání. Řeč se přenáší podélnými vlnami, stejně jako zvuky z reproduktorů. Mají význam v akustické technice a při ultrazvukových vyšetřeních.

• Znalost vlastností vln je důležitá zejména při výzkumu zemětřesení. Polohu epicentra lze určit analýzou zaznamenaných primárních a sekundárních vln. Primární vlny jsou podélné vlny, které se mohou šířit v horninách, vodě a v kapalném zemském nitru. Naproti tomu sekundární vlny jsou příčné vlny, které se vyvíjejí pouze v pevných tělesech. Při výzkumu zemětřesení proto platí zjednodušené pravidlo: kde se nevyskytují vlny S, tam se v zemském nitru nenacházejí kapalné oblasti.