Табиғаттағы тербелістер мен толқындар

1. Тербеліс деп – белгілі бір уақыт аралығында қайталанып тұратын қозғалыстарға айтылады. Мысалы, күннің шығуы мен батуы, сағаттың магнитінің тербелісі, айнымалы электр тоғы, электромагниттік толқындар, қатты денедегі молекуланың тербелісі және т.с.с. Тербелістерді толық сипаттау үшін: период, жиілік, амплитуда, координата көшу жылдамдығы, үдеуі, энергиялары, деген физикалық шамалар істетіледі. Тербелістер өздерінің табиғатына қарай: еркін гормониялық тербеліс, өшетін тербелістер, релаксион – синусоида емес тербелістер, мәжбүрленген тербелістер, автотербеліске бөлінеді. Толқын деп – тербелістердің таралу процесіне айтылады. Олар не тербелуіне және қай жерде таралуына сәйкес түрлі табиғатты болады. Мысалы, серпімді ортадағы дыбыс толқындары, су бетіндегі толқындар, вакуумдағы немесе заттағы электромагниттік толқындар және т.б.

Толқындарды сипаттау үшін: толқын ұзындығы, период, жиілік, таралу жылдамдығы, координатаның жылжуы, энергия, амплитуда және т.б. физикалық шамаларды білуіміз керек.

Толқындар түрі: көлденең және қума толқындар, тұрғын толқындар болып бөлінеді.

Электромагниттік толқындар — байланыс тізбегін құрайтын екі сымның арасындағы электрлік және магниттік өрістер бір-бірімен белгілі бір электромагниттік энергия мөлшерінде байланыста болатын толқын.

Көлденең толқын негізгі толқын болып саналады. Ол көлденең Е толқыны мен Н толқынынан тұрады. Сым бойымен бағытталған толқындар болмайды. Көлденең толқын сымды байланыс жолымен жиілік ауқымы шектелген сигналдарды тарату үшін пайдаланылады. Яғни, симметриялы немесе коаксиал жүптарымен берілетін токтың негізі өткізгіштік ток болғанда пайдаланылады.

Электрлік Е мен магниттік толқындар жоғарғы ретті толқындар болып саналады. Оларда көлденең электр және магнит өрістерден басқа бір-бірден электрлік немесе магниттік бойлық толқындар болады. Мұндай толқындар өте жоғары жиілік диапазонда қыздырылады. Ондағы токтың негізі өткізгіштік ток емес диэлектрлік ығыстыру тогы болады.

Аралас толқындарда барлыгы алты (үш координатта) толқын компоненттері болады. Мұндай аралас толқындарга диэлектрлік толқын жолдардагы және сәуле тарататын жарықжол (сәулежол) толқындары жатады. ]

Электромагниттік толқындардьщ λ толқын ұзьшдығы, Т периоды, с жылдамдығы, v тербеліс жиілігі арасындағы қатынастар механикалық толқындардағы сияқты өзгеріссіз калады: λ = cT = c/v.

Жарықтың толқындық – корпускулалық дуализмі. Жарықтың толқындық қасиеттері: Интерференция, дифракция, дисфарция, поляризация.

Жарық – қуаттың бір түрі. Осының арқасында тірі жаратылыстардың барлығы, оның ішінде адам баласы да айналасындағы әлемді көре алады. Жарықтың өзі көзге көрінбейді,алайда өзі басқа заттардың барлығына көруіне себепші болады. Жарық дегеніміз электромагниттік толқындардың бір түрі. Нейтрондардың, атомдардың және молекулалардың да дифракциясын анықтауға арналған тәжірбиелік жұмыстар жүргізілді. Тәжірбиелік барлық нәтижелер Луи де Бройльдің гипотезасын растады. Сонымен, жарық бөлшек ретінде де, толқын ретінде де әрекет ете алады, басқаша айтқанда, жарық дуализм қабілетіне Ие. Жарық дифракциясы – жарық толқындарының мөлшері сол толқындардың ұзындығымен қарайлас тосқауылды (тар саңылау, жіңішке сым, т.б.) орап өту құбылысы. Жарық дифракциясы болу үшін жарық түскен дененің айқын шекарасы болуы тиіс. Дифракция жарыққа ғана тән емес, басқа да толқындық процестерде де байқалады (мысалы, механикалық толқындардың жолында кездескен тосқауылды орап өтуі, т.б.). Жарық дифракциясы кезінде жарықтың түзу сызық бойымен таралу заңы, яғни геометриялық оптиканың негізгі заңдары бұзылады. Жарық толқындарының ұзындығы өте қысқа болғандықтан, қалыпты жағдайда жарық дифракциясы байқалмайды. Жарық дифракциясы – жарықтың толқындық қасиетін дәлелдейтін негізгі құбылыстардың бірі. Бұл құбылысты 17-ғасырда италиялық физик және астроном Франческо Гримальди ашты, ал оны француз физигі Огюстен Жан Френель түсіндірді.

Жарық интерференциясы – жарық толқындарының қабаттасуы нәтижесінде бірін-бірі күшейтуі немесе әлсіретуі. Жарық интерференциясына қатысты кейбір құбылыстарды Исаак Ньютон бақылаған. Бірақ ол өзінің корпускулалық теориясы тұрғысынан бұл құбылысты түсіндіре алмады. 19-ғасырдың басында ағылшын ғалымы Томас Юнг және француз физигі Огюстен Френель жарық интерференциясын толқындық құбылыс ретінде түсіндірді. Кез келген жарық толқындары қабаттасқанда интерференция құбылысы байқалмайды. Тек когерентті толқындар ғана интерференцияланады. Жарық интерференциясының көмегімен жарық толқындарының ұзындығы өлшенеді, спектр сызықтарының нәзік түзілісі зерттеледі, заттың тығыздығы мен сыну көрсеткіші тәрізді қасиеттері анықталады.

Жарықтың поляризациясы- жарықтың полярлануы.Жарықтың полярлануы – жарық толқынының электр және магнит өрістері кернеуліктері векторларының жарық сәуле жазықтығына перпендикуляр жазықтықта бағдарлануының реттелуі.Жарықтың полярлануын полярланған приборлар,поляроидтар, т.б. арқылы алуға болады. Жарықтың полярлануы зат құрылысының кейбір ерекшеліктерін түсіндіруге мүмкіндік береді. «Жарықтың полярлануы» ұғымын И.Ньютон енгізген.(1704-1706)