Šērsvirziena pret garenvirziena viļņiem
Šērsviļņi un garenviļņi ir divi galvenie viļņu izplatīšanās veidi. Šie divi jēdzieni ir ārkārtīgi svarīgi un ir īpaši noderīgi, lai izskaidrotu daudzas ar viļņu mehāniku saistītas parādības. Šajā rakstā mēs salīdzināsim šķērsenisko vilni ar garenisko vilni un apspriedīsim to definīcijas, līdzības un visbeidzot atšķirības.
Kas ir šķērsvilnis?
Viļņos un vibrācijās šķērsviļņu jēdziens ir stūrakmens. Šķērsvilnis ir viena no divām viļņu pamatformām. Lai saprastu šķērsviļņu, ir nepieciešama būtiska izpratne par viļņu mehāniku. Vilnis ir enerģijas pārnešanas metode. Vilnim izplatoties telpā, tiek izplatīta arī tā nestā enerģija. Šī enerģija izraisa daļiņu svārstības ceļā. Citiem vārdiem sakot, enerģija tiek izplatīta caur daļiņu svārstībām. Šķērsviļņā daļiņas svārstās perpendikulāri viļņu kustības virzienam. Jāņem vērā, ka daļiņas pat nedaudz nepārvietojas izplatīšanās virzienā. Sinusoidālajam viļņam daļiņas svārstās ar vienkāršu harmonisku kustību. Jebkuram viļņam lielākā daļiņas nobīde no līdzsvara punkta ir vienāda ar viļņa amplitūdu, un tā ir proporcionāla viļņa pārnestajai enerģijai. Viļņi, piemēram, gaismas viļņi un citi elektromagnētiskie viļņi, ir šķērsvirzienā. Normāliem gaismas viļņiem ir svārstības visos virzienos, kas ir perpendikulāri izplatībai. Plaknē polarizētam staram būtu svārstības tikai vienā virzienā.
Kas ir garenvirziena vilnis?
Garenvirziena vilnis ir otrs galvenais dabā sastopamo viļņu veids. Tie paši viļņu dinamikas principi attiecas uz gareniskajiem viļņiem. Gareniskā viļņā daļiņu svārstības ir paralēlas izplatīšanās virzienam. Tas nenozīmē, ka daļiņas pārvietojas kopā ar vilni. Daļiņas svārstās tikai ap fiksētu līdzsvara punktu telpā. Tā kā svārstības ir paralēlas kustībai, rodas spiediena starpība. Garenisko vilni var uzskatīt arī par spiediena vilni, jo enerģija tiek pārnesta caur spiedienu. Jāņem vērā, ka atšķirībā no šķērsviļņiem gareniskajiem viļņiem ir tikai viens svārstību virziens. Maksimālā nobīde no līdzsvara punkta ir vienāda ar viļņa amplitūdu, un tā ir proporcionāla viļņa enerģijai. Skaņas viļņi ir labākais garenisko viļņu piemērs. Spiediena starpība starp mūsu auss iekšpusi un ārpusi atšķiras skaņas viļņa radīto spiediena svārstību dēļ. Tas izraisa auss diafragmas svārstības, ko pēc tam nosaka skaņu uztverošie neironi.
Kāda ir atšķirība starp garenviļņiem un šķērsviļņiem?
• Šķērsviļņi rada svārstības, kas ir normālas izplatīšanās virzienam, bet gareniskie viļņi rada svārstības, kas ir paralēlas viļņa izplatībai.
• Šķērsviļņiem ir svārstības daudzos dažādos virzienos, bet gareniskajiem viļņiem ir svārstības tikai vienā virzienā.
• Dabiskos okeāna viļņus rada garenvirziena un šķērsviļņu superpozīcija.
