Mehāniskie pret elektromagnētiskajiem viļņiem
Mehāniskie viļņi un elektromagnētiskie viļņi ir divu veidu viļņi, par kuriem tiek runāts fizikā. Mehāniskie viļņi ir viļņi, ko izraisa mehāniskas darbības, piemēram, vibrācijas. Elektromagnētiskie viļņi ir viļņi, ko rada svārstīgi elektriskie un magnētiskie lauki. Šie divi viļņu veidi ir ļoti svarīgi, lai izprastu tādus laukus kā elektromagnētisms, viļņi un vibrācijas, optika, akustika un daudzi citi. Šajā rakstā mēs apspriedīsim, kas ir mehāniskie viļņi un elektromagnētiskie viļņi, to definīcijas, mehānisko viļņu un elektromagnētisko viļņu pielietojumi, šo divu līdzības un visbeidzot atšķirība starp mehāniskajiem viļņiem un elektromagnētiskajiem viļņiem.
Elektromagnētiskie viļņi
Elektromagnētiskos viļņus, kas plašāk pazīstami kā EM viļņi, pirmo reizi ierosināja Džeimss Klerks Maksvels. To vēlāk apstiprināja Heinrihs Hercs, kurš veiksmīgi radīja pirmo EM vilni. Maksvels atvasināja viļņu formu elektriskajiem un magnētiskajiem viļņiem un veiksmīgi prognozēja šo viļņu ātrumu. Tā kā šis viļņa ātrums bija vienāds ar gaismas ātruma eksperimentālo vērtību, Maksvels arī ierosināja, ka gaisma patiesībā ir EM viļņu forma.
Elektromagnētiskajiem viļņiem ir gan elektriskais, gan magnētiskais lauks, kas svārstās perpendikulāri viens otram un perpendikulāri viļņu izplatīšanās virzienam. Visiem elektromagnētiskajiem viļņiem vakuumā ir vienāds ātrums. Elektromagnētiskā viļņa frekvence noteica tajā uzkrāto enerģiju. Vēlāk, izmantojot kvantu mehāniku, tika parādīts, ka šie viļņi patiesībā ir viļņu paketes. Šīs paketes enerģija ir atkarīga no viļņa frekvences. Tas atvēra viļņu lauku – matērijas daļiņu dualitāti. Tagad redzams, ka elektromagnētisko starojumu var uzskatīt par viļņiem un daļiņām. Objekts, kas novietots jebkurā temperatūrā virs absolūtās nulles, izstaros katra viļņa garuma EM viļņus. Enerģija, pie kuras tiek izstarots maksimālais fotonu skaits, ir atkarīga no ķermeņa temperatūras.
Mehāniskie viļņi
Mehāniskie viļņi ir viļņi, ko rada mehāniski procesi. Viļņi, piemēram, skaņas viļņi, okeāna viļņi un triecienviļņi, ir daži mehānisko viļņu piemēri. Visiem mehāniskajiem viļņiem ir nepieciešama vide, lai izplatītos. Mehāniskā viļņa enerģija ir atkarīga no viļņa amplitūdas.
Mehāniskajam vilnim ir vairākas īpašības. Vissvarīgākās no šīm īpašībām ir ātrums, amplitūdas frekvence un viļņa garums. Jebkuram mehāniskam viļņam sakarība v=f λ ir patiesa; šeit v ir viļņa ātrums, f ir frekvence un λ ir viļņa garums.
Kāda ir atšķirība starp mehāniskajiem viļņiem un elektromagnētiskajiem viļņiem?
• Elektromagnētisko viļņu pārvietošanai nav nepieciešama vide, turpretim mehāniskajiem viļņiem ir jābūt videi, lai izplatītos.
• Elektromagnētisko viļņu enerģija ir kvantēta, bet mehānisko viļņu enerģija ir nepārtraukta.
• Mehānisko viļņu enerģija ir atkarīga no viļņa amplitūdas, bet elektromagnētiskā viļņa enerģija ir atkarīga tikai no frekvences.
• Elektromagnētiskie viļņi uzrāda daļiņām līdzīgu uzvedību, bet mehāniskie viļņi tādu nerāda.
