Уменьшается ли амплитуда волны: когда, почему, как и подробные факты

Мы получили ответ на вопрос «изменяется ли амплитуда волны?» в предыдущем посте. Итак, в этом посте мы рассмотрим тему «уменьшается ли амплитуда волны? когда, почему и как?» Итак, давайте начнем.

Амплитуда волны является одной из важнейших ее характеристик, так как позволяет определить энергию волны. В результате, поскольку энергия или мощность (количество энергии, передаваемой волной в единицу времени) со временем падает, амплитуда волны уменьшается.

Прежде чем мы углубимся в наши вопросы, уменьшается ли амплитуда волны, как, когда и почему? Во-первых, давайте начнем с базового понимания волны и ее амплитуды.

⇢ Значение волны:

В физике термин волна имеет основное, но широкое значение. 

Его можно представить как колебание или, точнее, возмущение, распространяющееся в пространстве-времени и несущее энергию. Как результат, Волновое движение определяется как движение, которое передает энергию из одной точки в другую, вызывая возмущение. 

источник: Википедия

Движение возмущения не вызывает смещения частиц в этой среде. В результате, хотя волна переносит энергию, она не связана с массовым переносом. Волны делятся на две категории, которые перечислены ниже:

  1. Продольные волны: Звуковые волны подпадают под эту категорию.
  2. Поперечные волны: Электромагнитные волны (световые волны) подпадают под эту категорию.

Амплитуда волны — это еще один термин, с которым мы должны быть знакомы.

⇢ Значение амплитуды волны:

Максимальное смещение частицы из-за возмущения в среде от ее точки покоя определяется как амплитуда волны. Максимальное смещение частицы измеряется в метрах. Амплитуда волны составляет половину длины волны.

Кредиты изображений: Джефф Рут, Амплитуда волны гребня минимума, CC BY-SA 3.0

В случае звуковых волн амплитуда — это просто громкость. Амплитуда определяет яркость или интенсивность света по сравнению с другими световыми волнами той же длины волны, когда речь идет о световых волнах. 

Теперь в центре внимания нашей статьи: уменьшается ли амплитуда волны? Итак, давайте сделаем шаг в этом направлении.

Амплитуда волны уменьшается?

⇨ Амплитуда волны, безусловно, важна, но не является постоянным свойством. Амплитуда волны может изменяться в зависимости от элементов окружающей среды, таких как энергия, расстояние, время и скорость.

Так как пропорциональность этих факторов (может быть прямо пропорциональная, обратно пропорциональная и т.д.) с амплитудой вызывает изменение амплитуды. Например, падение амплитуды вызвано потерей энергии и увеличением расстояния.

Уменьшается ли амплитуда волны

Таким образом, если звуковая волна имеет большую амплитуду, чем другая, она имеет большую громкость, тогда как звуковая волна с меньшей амплитудой имеет меньшую громкость. Когда дело доходит до световых волн, большая амплитуда означает не более высокую громкость, а скорее высокую интенсивность, тогда как понятие низкой амплитуды подразумевает низкую интенсивность.

Почему амплитуда волны уменьшается?

⇨ И частота, и амплитуда являются волновыми качествами, связанными с энергией.

Частота волны прямо пропорциональна энергии волны, как и квадрат амплитуды волны. Поскольку частота — это идентичность волны, если она меняется с изменением энергии, волна не останется прежней. В результате, когда энергия падает, амплитуда волны уменьшается.

Когда амплитуда волны уменьшается?

⇨ Всякий раз, когда любая волна проходит через среду, она испытывает потери. Когда любая волна проходит через среду, она распространяется в ней. 

Более того, при таком распространении часть волны поглощается средой. Поскольку волна несет энергию, распространение и поглощение волны указывает на распространение и поглощение энергии. Таким образом, потери энергии, испытываемые волной, материализуются в уменьшении амплитуды волны.

Уменьшается ли амплитуда волны со временем?

⇨ Амплитуда волны не должна меняться со временем, если принять идеальные условия.

Однако мы живем в реальном мире, где волна со временем теряет энергию из-за факторов окружающей среды. Это приводит к уменьшению амплитуды волны.

Почему амплитуда волны со временем уменьшается?

⇨ В реальном мире не существует систем без трения.

Чтобы преодолеть трение в системе трения, волна теряет собственную энергию для распространения. В результате с течением времени энергия теряется по мере того, как волна распространяется и пытается преодолеть трение, что приводит к падению амплитуды.

При рассмотрении простого гармонического движения амплитуда простой гармонической волны экспоненциально падает со временем, что называется затуханием. На приведенном ниже графике показано затухание простой гармонической волны в зависимости от времени.

Кредиты изображений: анонимные, Затухающая синусоида, CC BY-SA 3.0

Уменьшается ли амплитуда с расстоянием?

⇨ Расстояние — еще один важный аспект, влияющий на амплитуду волны.

Со временем расстояние увеличивается, вызывая потерю энергии распространяющейся волной. Таким образом, расстояние увеличивается, а амплитуда увеличивается по мере удаления волны от источника. Вот почему яркость света высока вблизи источника, а по мере удаления можно заметить меньшую яркость.

Почему амплитуда уменьшается с расстоянием?

⇨ Когда волна проходит через среду, она теряет энергию по мере своего дальнейшего распространения.

Волна распространяется на все большую и большую площадь по мере увеличения расстояния между ней и ее источником. Волна теряет энергию в среде по мере своего распространения, и в результате амплитуда волны уменьшается.

Часто задаваемые вопросы (FAQ) о снижении амплитуды:

Вопрос: Почему после дифракции амплитуда волны уменьшается?

Ответ: Дифракция — это физическое явление, которое используется, когда волна сталкивается с препятствием или проходит через небольшие отверстия, как показано на рисунке ниже.

Когда волна претерпевает дифракцию, она распространяется на большую площадь. Энергия волны уменьшается по мере увеличения ее площади, а значит, уменьшается и ее амплитуда.

В: Когда мы смотрим на небо, почему Солнце кажется ярче, чем другие звезды, которые больше его?

Ответ: Когда энергия исходит от звезды и солнца в виде световой волны, им приходится преодолевать среду, встречающуюся на их пути. Для продолжения распространения звезды теряют свою энергию в среде. 

Если звезда больше, чем солнце, она имеет более высокую энергию, чем солнце. Но поскольку расстояние от Солнца до Земли меньше, чем от любой другой более крупной звезды, потери энергии также меньше. Таким образом, амплитуда световой волны или яркость солнца тем выше, чем крупнее его звезда.

Мы надеемся, что смогли предложить вам приемлемые ответы на ваши вопросы. Амплитуда волны уменьшается? Почему амплитуда волны уменьшается? Когда амплитуда волны уменьшается? Почему амплитуда волны со временем уменьшается? Почему амплитуда уменьшается с расстоянием? Чтобы прочитать другие статьи, связанные с наукой, пожалуйста, посетите наш веб-сайт.

Оставьте комментарий

Ваш электронный адрес не будет опубликован. Обязательные поля помечены * *

Наверх