Lägg till som läxa
Lägg till som stjärnmärkt
Frågor hjälpmarkerade!
Alla markeringar försvinner.
KURSER /
Fysik 2
/ Mekanisk vågrörelse
Böjning av mekaniska vågor
Vi ska i den här lektionen fortsätta att titta på egenskaper hos mekaniska vågor och nästa fenomen kallas böjning eller diffraktion. Kort sagt innebär det att då plana vågor träffar ett hinder med en öppning i så kommer vågorna att böjas av. Detta innebär att efter hindret så sprids vågorna radiellt, dvs. utbreder sig cirkulärt om det t.ex. är på en vattenyta, dvs. i två dimensioner, eller sfäriskt i tre dimensioner. Om du vill repetera hur sfäriska vågor breder ut sig så kika på lektionen om ljudstyrka.
Vi tittar på vad som händer då plana vattenvågor träffar ett hinder med en bred öppning i mitten. När de plana vågorna stöter på hindret så ser vi att i mitten av öppningen så fortsätter i princip plana vågor att utbreda sig framåt, precis som vår intuition säger oss. Men om vi tittar vid öppningens kanter så ser vi att där böjs de plana vågorna av något och utbreder sig snett uppåt och nedåt.
Om vi nu minskar öppningens storlek så att den blir i samma storleksordning som de plana vågornas våglängd så ser vi att effekten blir mycket mer påtaglig.
Det visar sig att ju smalare öppningen är i relation till våglängden desto kraftigare blir diffraktionen. Som en tumregel brukar man säga att man får radiell diffraktion då öppningen är lika med eller mindre än våglängden, dvs. $d\le\text{λ}$d≤λ där $d$d är öppningens bredd och $\text{λ}$λ är våglängden.
Notera att om öppningen är i samma storleksordning som våglängden så utbreder sig alltså radiella vågor med cirkelns eller sfärens centrum i själva öppningen. Vi ser att öppningen kan ses som en enskild vågkälla och man kallar ofta detta för en punktkälla. Detta kommer blir viktigt i nästa lektion om interferens mellan vågor från två punktkällor.
Huygens princip
Ett sätt att förklara varför det blir på det här sättet är att använda Huygens princip, döpt efter den nederländske vetenskapsmannen Christiaan Huygens. Principen går ut på att man tänker sig att varje punkt på en vågfront i sig är en källa till en ny liten våg (sekundärvåg) som utbreder sig radiellt i samma hastighet som den primära vågen. Några av dessa punkter är markerade som röda prickar i figuren.
Då vågorna är plana så bildar dessa sekundärvågor, genom interferens, tillsammans en resulterande plan vågfront som vi upplever som en ny plan våg.
Men som vi såg tidigare så böjs de plana vågorna av något då de stöter på ett hinder och sekundärvågorna bildar nu istället en resulterande våg som utbreder sig radiellt.
Obs! Det finns inga övningar till denna lektion.
Kommentarer
██████████████████████████
████████████████████████████████████████████████████
Endast Premium-användare kan kommentera.