Свойства механических волн
Автор naturalscience.ru   

Отражение волн. Изучим это явление на примере звуковых волн. Проделаем опыт. Присоединим громкоговоритель (динамик) к генератору звуковой частоты. Мы услышим жужаще-свистящий звук. Направим динамик так, как показано на рисунке. Рядом с громкоговорителем поставим микрофон, присоединенный к осциллографу. Он отметит, что микрофон воспринимает слабый звук.

Расположим теперь над громкоговорителем лист фанеры. Осциллограф сразу же покажет, что звук, доходящий до микрофона, стал заметно громче. Из опыта следует вывод, что звуковые волны способны отражаться от границы раздела воздуха и древесины.

Опыты с другими механическими волнами позволяют сформулировать обобщение: механические волны любого происхождения обладают способностью отражаться от границы раздела двух сред.

Преломление волн. При распространении механических волн можно наблюдать и явление преломления. Рассмотрим, например, морские волны, набегающие на прибрежную мель. Взгляните на рисунок. Серо-желтым цветом изображен песчаный берег, а голубым - глубокая часть моря. Между ними - песчаная мель.

Волны, бегущие по глубокой воде, распространяются в направлении красной стрелки. В месте набегания на мель волна преломляется: изменяет направление распространения. Поэтому синяя стрелка, указывающая новое направление распространения волны, расположена уже иначе.

Дифракция волн. Познакомимся с еще одним интересным физическим явлением, присущим только волнам. Оно называется дифракцией (лат. "дифрактус" - преломленный). Понаблюдаем за волнами на поверхности моря. Взгляните на рисунок:

Волны, бегущие к нам по морской глади, заслоняются большим камнем (слева). Но камень поменьше (справа) уже не является преградой для волн: они легко его огибают. Отклонение волн от прямолинейного распространения, то есть огибание ими препятствий, называется явлением дифракции.

Дифракция наиболее отчетливо проявляется, если длина набегающей волны больше размеров препятствия. Позади него волна распространяется так, как будто препятствия не было вовсе.

Интерференция волн. До сих пор мы рассматривали явления, связанные с распространением одной волны: отражение, преломление и дифракцию. Рассмотрим теперь взаимовлияние двух волн - явление интерференции (лат. "интер" - взаимно, "ферио" - ударяю).

Изучим это явление на опыте. К звуковому генератору присоединим два громкоговорителя, соединенные параллельно. Приемником звука будет микрофон, подключенный к осциллографу.

Начнем передвигать микрофон вправо, удаляя его от динамиков. Осциллограф покажет, что звук становится то слабее, то вновь усиливается. Вернем микрофон на среднюю линию между динамиками, а затем будем двигать его влево, опять-таки удаляя от динамиков. Мы снова обнаружим то ослабление, то усиление звука. Итак, в пространстве, где распространяются несколько волн, их интерференция приводит к возникновению областей с минимальным и максимальным значениями амплитуды колебаний.