Csökken-e a hullám amplitúdója: mikor, miért, hogyan és részletes tények

Választ kaptunk arra a kérdésre, hogy „változik-e a hullám amplitúdója?” az előző bejegyzésben. Tehát ebben a bejegyzésben megvizsgáljuk a „csökken a hullám amplitúdója” témát? mikor, miért és hogyan?" Tehát kezdjük.

A hullám amplitúdója az egyik legfontosabb jellemzője, amely lehetővé teszi a hullám energiájának meghatározását. Ennek eredményeként az energia vagy teljesítmény (a hullám által egységnyi idő alatt leadott energia mennyisége) idővel csökken, a hullám amplitúdója csökken.

Mielőtt kérdéseink mélyére mennénk, csökken-e a hullám amplitúdója, hogyan, mikor és miért? Először is kezdjük a hullám és amplitúdójának alapvető megértésével.

⇢ A hullám jelentősége:

A fizikában a hullám kifejezésnek alapvető, de tág jelentése van. 

Felfogható oszcillációnak vagy pontosabban zavarnak, amely a téridőn át haladva energiát hordoz. Ennek eredményeként hullámmozgás olyan mozgásként definiálható, amely zavart okozva energiát ad át egyik pontból a másikba. 

Forrás: Wikipedia

A zavar mozgása nem okoz részecskék elmozdulását abban a közegben. Ennek eredményeként a hullám energiát közvetít, de nincs összefüggésben a tömegszállítással. A hullámokat két kategóriába soroljuk, amelyeket az alábbiakban sorolunk fel:

  1. Hosszanti hullámok: A hanghullámok ebbe a kategóriába tartoznak.
  2. Keresztirányú hullámok: Az elektromágneses hullámok (Fényhullámok) ebbe a kategóriába tartoznak.

Nos, a hullám amplitúdója egy másik kifejezés, amelyet ismernünk kell.

⇢ A hullám amplitúdójának jelentősége:

Egy részecske maximális elmozdulását egy közegben bekövetkezett zavarás következtében a nyugalmi pontjától a hullám amplitúdójaként határozzuk meg. A részecske maximális elmozdulását méterben mérik. A hullám amplitúdója a hullámhossz fele.

A hanghullámok esetében az amplitúdó csak a hangosság. Az amplitúdó határozza meg a fényerőt ill intenzitás fényhullámok más, azonos hullámhosszúságú fényhullámaihoz képest, ha fényhullámokról van szó. 

Cikkünk középpontjában most az áll: csökken-e a hullám amplitúdója? Tehát lépjünk ebbe az irányba.

Csökken a hullám amplitúdója?

⇨ A hullám amplitúdója vitathatatlanul fontos, mégsem konzisztens tulajdonság. A hullám amplitúdója a környezeti elemektől, például az energiától, a távolságtól, az időtől és a sebességtől függően változhat.

E tényezők szerint az arányosság (lehet egyenesen arányos, fordítottan arányos stb.) az amplitúdóval amplitúdó változást okoz. Például az amplitúdó csökkenését az energiaveszteség és a távolság növekedése okozza.

Csökken a hullám amplitúdója

Így, ha egy hanghullám amplitúdója nagyobb, mint egy másiké, akkor nagyobb a hangossága, míg az alacsonyabb amplitúdójú hanghullámé kisebb. Ha fényhullámokról van szó, a nagyobb amplitúdó nem jelent nagyobb hangerőt, hanem inkább nagy intenzitást, míg az alacsony amplitúdójú kifejezés alacsony intenzitást jelent.

Miért csökken a hullám amplitúdója?

⇨ Mind a frekvencia, mind az amplitúdó olyan hullámminőség, amely az energiához kapcsolódik.

A hullámfrekvencia egyenesen arányos a hullám energiájával, így a hullám amplitúdójának négyzete is. Mivel a frekvencia a hullám azonossága, ha az energia változásával változik, a hullám nem marad ugyanaz. Ennek eredményeként, amikor az energia csökken, a hullám amplitúdója csökken.

Mikor csökken a hullám amplitúdója?

⇨ Amikor bármely hullám áthalad egy közegen, veszteségeket szenved. Amikor bármilyen hullám áthalad a közegen, szétterül a közegben. 

Ezenkívül a terjedés során a hullám egy részét elnyeli a közeg. Mivel a hullám energiát hordoz, a hullám szétterülése és elnyelése az energia terjedését és elnyelését jelzi. Így a hullám által tapasztalt energiaveszteség a hullám amplitúdójának csökkenésében nyilvánul meg.

Csökken-e a hullám amplitúdója az idő múlásával?

⇨ Ideális feltételek mellett a hullám amplitúdója nem változhat az időben.

Azonban a valós világban élünk, ahol a hullám idővel energiát veszít a környezeti tényezők miatt. Ez a hullám amplitúdójának csökkenését okozza.

Miért csökken egy hullám amplitúdója az idő múlásával?

⇨ A valóságban nincsenek súrlódásmentes rendszerek.

A súrlódási rendszerben a súrlódás leküzdése érdekében a hullám elveszíti saját energiáját a terjedéshez. Ennek eredményeként az idő múlásával az energia elvész, amikor a hullám terjed, és megpróbálja leküzdeni a súrlódást, ami az amplitúdó csökkenését eredményezi.

Ha egy egyszerű harmonikus mozgást vizsgálunk, az egyszerű harmonikus hullám amplitúdója idővel exponenciálisan csökken, amit csillapításnak nevezünk. Az alábbi grafikon a csillapítást mutatja az idő függvényében egy egyszerű harmonikus hullámban.

A képek forrása: névtelen, Csillapított szinuszhullám, CC BY-SA 3.0

Csökken az amplitúdó a távolsággal?

⇨ A távolság egy másik kulcsfontosságú tényező, amely befolyásolja a hullám amplitúdóját.

Az idő múlásával a távolság növekszik, ami energiaveszteséget okoz a terjedő hullám által. Így a távolság növekszik, és az amplitúdó növekszik, ahogy a hullám távol esik a forrástól. Emiatt a fény fényereje magas a forrás közelében, és ha messzire megy, kisebb fényerőt észlelhet.

Miért csökken az amplitúdó a távolsággal?

⇨ Amikor egy hullám áthalad egy közegen, akkor továbbhaladva energiát veszít.

A hullám egyre nagyobb területen terjed szét, ahogy a távolság emelkedik közte és forrása között. A hullám terjedése során energiát veszít a közegben, és ennek következtében a hullám amplitúdója csökken.

Gyakran Ismételt Kérdések (GYIK) az amplitúdócsökkentésről:

K: Miért csökken a hullám amplitúdója a diffrakció után?

Válasz: A diffrakció egy fizikai jelenség, amelyet akkor használnak, amikor egy hullám akadályba ütközik, vagy kis nyílásokon halad át, amint az az alábbi ábrán látható.

Amikor egy hullám diffrakción megy keresztül, nagyobb területen tágul ki. A hullám energiája csökken, ahogy a területe nő, és így az amplitúdója is csökken.

K: Amikor felnézünk az égre, miért tűnik a nap fényesebbnek, mint a többi csillagnál, amelyek nagyobbak nála?

Válasz: Amikor az energia a csillagból és a napból érkezik fényhullám formájában, le kell győzniük az útjukba kerülő közeget. A terjedés folytatásához a csillagok elvesztik energiájukat a közegben. 

Ha a csillag nagyobb, mint a Nap, akkor nagyobb energiája van, mint a Napnak. De mivel a Nap távolsága a Földtől kisebb, mint bármely más nagyobb csillag, az energiaveszteség is kisebb. Így a fényhullám amplitúdója vagy a nap fényereje nagyobb, mint a nála nagyobb csillagé.

Reméljük, hogy kérdéseire elfogadható válaszokat tudtunk adni. Csökken a hullám amplitúdója? Miért csökken a hullám amplitúdója? Mikor csökken a hullám amplitúdója? Miért csökken egy hullám amplitúdója az idő múlásával? Miért csökken az amplitúdó a távolsággal? Ha további tudományos témájú cikkeket szeretne olvasni, látogasson el weboldalunkra.

Írj hozzászólást

E-mail címed nem kerül nyilvánosságra. Kötelező kitölteni *

Lapozzon a lap tetejére