Основными параметрами любого колебательного процесса являются: скорость рас- пространения, длина волны, частота и период колебаний.
Длина волныl - расстояние между двумя ближайшими точками волны, находящи- мися в одинаковой фазе колебания. Одна из основных характеристик колебаний. Изме- ряется в единицах расстояния (метры, сантиметры и т.п.).
Частотаn - количество колебаний в секунду (с). Одно колебание в секунду - 1 Герц (Гц).
Период колебаний Т - время завершения полного колебания. Его измеряют едини- цах времени (секундах, микросекундах и т.п.). Между частотой и периодом колебаний существует связь, выражаемая формулой
n = 1 / T
Все перечисленные выше параметры колебательного процесса взаимосвязаны. Эта взаимосвязь описывается основным соотношением в виде
Рис. 2.1. Вид гармоники
l = с Т =с /n.
Изменение во времени какого-либо па- раметра, описывающего колебательный процесс (координата в пространстве, на- пряженность электрического поля, индук- тивность магнитного поля и т.п.) может происходить с постоянной или изменяю- щейся во времени периодичностью (соот- ветственно гармонические и негармонические колебания).
Гармонические колебания – колебания, при которых физическая величина изменя- ется во времени по закону синуса или косинуса и описывается гармоникой - функцией в виде
X = A Sin(w t +j0)
Максимальное (минимальное) значение физической величины относительно положе- ния равновесия называется амплитудой колебаний А. Величина Sin(w t +j0) – фаза колебания, j0 - начальная фаза колебаний, w - угловая частота колебаний (w=n).
В общем случае о наличии физической материи или поля можно судить по испускае- мому или поглощенному ими излучению электромагнитных волн, имеющему свой- ственный только этому излучению диапазон длин волн. Вся совокупность таких диапазо- нов определяет единую шкалу электромагнитных волн (рис. 2.2.), причем между сосед- ними диапазонами нет четких границ.
Неравномерность (неоднородность) колеблющегося поля или материи определяет то, что различные элементарные точки в пределах поля или объема имеют различные гармоники. Таким образом, имеем спектр колебаний – совокупность простых гармоник, отличающихся как своей энергией (амплитудой колебания), так и длиной волны (часто- той).
Если электромагнитное излучение происходит в инфракрасном, видимом и ультра- фиолетовом диапазонах, получаем оптический спектр. По характеру излучения раз- личают спектры излучения и спектры поглощения. По внешнему виду спектры бы- вают линейчатые (состоящие из отдельных спектральных линий, соответствующих дискретным значениям длины волны), полосчатые (состоящие из полос, охватываю- щих определенный интервал длин волн) и сплошные (охватывающие большой диапа- зон длин волн). На рис.2.3 изображены примеры таких спектров.
Рис. 2.2. Единая шкала электромагнитных волн
 |
Рис. 2.3. Виды оптических спектров
Свет
Свет - электромагнитное излучение, испускаемое нагретым или находящимся в воз- бужденном состоянии веществом, воспринимаемое человеческим глазом. Под светом понимают не только видимый свет, но и примыкающие к нему широкие области спектра (инфракрасный и ультрафиолетовый диапазоны).
Свет - это энергия, материя особого вида. Он существует вне зависимости от наших знаний о нем.
Одной из характеристик света является его цвет, который определяется длиной волны для монохроматического излучения, или суммарным спектром сложного излуче- ния. Монохромное излучение - излучение, имеющее постоянную длину волны и часто- ту колебаний.
Свет может распространяться там, где звук уже не существует (если смотреть через прозрачный колпак, из-под которого выкачали воздух, то видно, как бьется молоточек колокольчика под колпаком, а звука не слышно). Значит, световые колебания распро- страняются в особой среде, эту среду Гюйгенс назвал эфиром.
