Номер 2, страница 37 - гдз по физике 11 класс учебник Жилко, Маркович

2. Какими физическими величинами характеризуются волны?

Волны, представляющие собой процесс распространения колебаний в среде или в вакууме, характеризуются набором взаимосвязанных физических величин. Эти величины описывают как временные, так и пространственные аспекты волнового процесса, а также перенос энергии.

Амплитуда (A)

Это максимальное значение смещения или изменения физической величины при колебаниях от её среднего значения (положения равновесия). Амплитуда характеризует интенсивность волны; энергия, переносимая волной, пропорциональна квадрату амплитуды. Единица измерения амплитуды зависит от природы волны: например, для волн на воде это метры (м), для звуковых волн — паскали (Па) для амплитуды давления, для электромагнитных волн — вольты на метр (В/м) для амплитуды напряженности электрического поля.

Длина волны ($\lambda$)

Это наименьшее расстояние между двумя точками, колеблющимися в одинаковой фазе. Проще говоря, это расстояние между двумя последовательными гребнями или впадинами волны. Длина волны характеризует пространственную периодичность волны. В системе СИ измеряется в метрах (м).

Период (T)

Это время, за которое совершается одно полное колебание в любой точке, через которую проходит волна. Период характеризует временную периодичность волны. В системе СИ измеряется в секундах (с).

Частота ($\nu$ или f)

Это число полных колебаний, совершаемых в единицу времени. Частота является величиной, обратной периоду: $\nu = 1/T$. Она определяет высоту звука для звуковых волн и цвет для световых волн. В системе СИ измеряется в герцах (Гц).

Скорость распространения волны (v)

Это скорость, с которой перемещается определенная фаза волны (например, гребень) в пространстве. Эта скорость зависит от свойств среды, в которой распространяется волна. Скорость связана с длиной волны и частотой фундаментальным соотношением: $v = \lambda \cdot \nu = \lambda / T$. В системе СИ измеряется в метрах в секунду (м/с).

Циклическая (круговая) частота ($\omega$)

Эта величина используется для удобства в математических описаниях колебаний и волн. Она показывает скорость изменения фазы колебаний и связана с обычной частотой соотношением $\omega = 2\pi\nu = 2\pi/T$. Единица измерения — радиан в секунду (рад/с).

Волновое число (k)

Эта величина аналогична циклической частоте, но для пространственных характеристик. Она показывает, сколько радиан фазы приходится на единицу длины. Волновое число связано с длиной волны соотношением $k = 2\pi/\lambda$. Единица измерения — радиан на метр (рад/м).

Фаза волны ($\phi$)

Фаза определяет состояние колебательного процесса (смещение, скорость) в данный момент времени в данной точке пространства. Для гармонической волны, распространяющейся вдоль оси x, фаза описывается выражением $\phi(x,t) = \omega t - kx + \phi_0$, где $\phi_0$ — начальная фаза.

Ответ: волны характеризуются такими основными физическими величинами, как амплитуда, длина волны, период, частота и скорость распространения. Для математического описания также используют производные величины: циклическую частоту, волновое число и фазу волны.