રેખાંશ અને ત્રાંસી તરંગો. રેખાંશ યાંત્રિક તરંગો કોઈપણ માધ્યમોમાં પ્રચાર કરી શકે છે

મોજા. તરંગોના સામાન્ય ગુણધર્મો.

વેવ - આ ભૌતિક જથ્થામાં ફેરફાર (વિક્ષેપ) સમય સાથે અવકાશમાં પ્રચારની ઘટના છે, તેની સાથે ઊર્જા વહન કરે છે.

તરંગની પ્રકૃતિને ધ્યાનમાં લીધા વિના, ઊર્જા સ્થાનાંતરણ પદાર્થના સ્થાનાંતરણ વિના થાય છે; બાદમાં માત્ર એક આડઅસર તરીકે થઇ શકે છે. એનર્જી ટ્રાન્સફર- તરંગો અને ઓસિલેશન વચ્ચેનો મૂળભૂત તફાવત, જેમાં ફક્ત "સ્થાનિક" ઊર્જા પરિવર્તન થાય છે. તરંગો, એક નિયમ તરીકે, તેમના મૂળ સ્થાનથી નોંધપાત્ર અંતરની મુસાફરી કરવામાં સક્ષમ છે. આ કારણોસર, તરંગોને કેટલીકવાર " સ્પંદન ઉત્સર્જકથી અલગ».

તરંગોને વર્ગીકૃત કરી શકાય છે

સ્વભાવે:

સ્થિતિસ્થાપક તરંગો -સ્થિતિસ્થાપક દળોની ક્રિયાને કારણે પ્રવાહી, ઘન અને વાયુયુક્ત માધ્યમોમાં પ્રસરી રહેલા તરંગો.

ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગો- અવકાશમાં પ્રચાર કરતા ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્ષેત્રની વિક્ષેપ (રાજ્યમાં ફેરફાર).

પ્રવાહીની સપાટી પર તરંગો- પ્રવાહી અને ગેસ અથવા પ્રવાહી અને પ્રવાહી વચ્ચેના ઇન્ટરફેસ પર ઉદ્ભવતા વિવિધ તરંગો માટેનું પરંપરાગત નામ. પાણીના તરંગો ઓસિલેશન (કેશિલરી, ગુરુત્વાકર્ષણ, વગેરે) ની મૂળભૂત પદ્ધતિમાં ભિન્ન હોય છે, જે વિવિધ વિક્ષેપના નિયમો તરફ દોરી જાય છે અને પરિણામે, આ તરંગોના વિવિધ વર્તન તરફ દોરી જાય છે.

માધ્યમના કણોના કંપનની દિશાના સંબંધમાં:

રેખાંશ તરંગો -માધ્યમના કણો વાઇબ્રેટ કરે છે સમાંતરતરંગ પ્રચારની દિશામાં (જેમ કે, ઉદાહરણ તરીકે, ધ્વનિ પ્રચારના કિસ્સામાં).

ત્રાંસી તરંગો -માધ્યમના કણો વાઇબ્રેટ કરે છે લંબતરંગોના પ્રસારની દિશા (ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગો, મીડિયાની વિભાજન સપાટી પરના તરંગો).

a - ટ્રાંસવર્સ; b - રેખાંશ.

મિશ્ર તરંગો.

તરંગ આગળની ભૂમિતિ અનુસાર:

વેવ સરફેસ (વેવ ફ્રન્ટ) એ પોઈન્ટનું ભૌમિતિક સ્થાન છે જ્યાં વિક્ષેપ સમયના આપેલ બિંદુએ પહોંચ્યો છે. સજાતીય આઇસોટ્રોપિક માધ્યમમાં, તરંગોના પ્રસારની ગતિ બધી દિશામાં સમાન હોય છે, જેનો અર્થ એ થાય છે કે આગળના તમામ બિંદુઓ સમાન તબક્કામાં ઓસીલેટ થાય છે, આગળનો ભાગ તરંગોના પ્રસારની દિશાને લંબરૂપ હોય છે, ઓસીલેટીંગના મૂલ્યો આગળના તમામ બિંદુઓ પર જથ્થો સમાન છે.

ફ્લેટતરંગ - તબક્કાના વિમાનો તરંગના પ્રસારની દિશામાં લંબરૂપ છે અને એકબીજાની સમાંતર છે.

ગોળાકારતરંગ - સમાન તબક્કાઓની સપાટી એક ગોળા છે.

નળાકારતરંગ - તબક્કાઓની સપાટી સિલિન્ડર જેવી લાગે છે.

સર્પાકારતરંગ - રચાય છે જો વિકિરણ પ્રક્રિયા દરમિયાન ગોળાકાર અથવા નળાકાર તરંગ સ્ત્રોત/સ્ત્રોત ચોક્કસ બંધ વળાંક સાથે આગળ વધે છે.

પ્લેન તરંગ

તરંગને સપાટ કહેવામાં આવે છે જો તેની તરંગ સપાટીઓ એકબીજાની સમાંતર હોય, તરંગના તબક્કા વેગને લંબરૂપ હોય, જો સંકલન અક્ષ x તરંગ v ના તબક્કા વેગ સાથે નિર્દેશિત હોય, તો તરંગનું વર્ણન કરતું વેક્ટર a હશે. માત્ર બે ચલોનું કાર્ય: સંકલન x અને સમય t (y = f(x,t)).

ચાલો X અક્ષ સાથે એટેન્યુએશન વિના એકસમાન માધ્યમમાં પ્રસરી રહેલા સપાટ મોનોક્રોમેટિક (એક આવર્તન) સાઈન વેવને ધ્યાનમાં લઈએ, જો સ્ત્રોત (અનંત પ્લેન) y= ના નિયમ મુજબ ઓસીલેટ થાય છે, તો ઓસિલેશન x સાથે સંકલન સાથે બિંદુ સુધી પહોંચશે. તેથી સમયનો વિલંબ.

,ક્યાં

તરંગ તબક્કાની ગતિ - તરંગની સપાટીની ગતિ (આગળની)

- તરંગ કંપનવિસ્તાર - સંતુલન સ્થિતિમાંથી બદલાતા જથ્થાના મહત્તમ વિચલનનું મોડ્યુલસ,

– ચક્રીય આવર્તન, ટી – ઓસિલેશન સમયગાળો, – તરંગ આવર્તન (ઓસિલેશનની જેમ)

k એ તરંગ સંખ્યા છે, જેનો અર્થ અવકાશી આવર્તન છે,

તરંગની બીજી લાક્ષણિકતા એ તરંગલંબાઇ m છે, આ તે અંતર છે કે જેના પર તરંગ ઓસિલેશનના એક સમયગાળા દરમિયાન ફેલાય છે, તેનો અર્થ અવકાશી અવધિનો છે, આ સમાન તબક્કામાં ઓસીલેટીંગ બિંદુઓ વચ્ચેનું સૌથી ટૂંકું અંતર છે.

તરંગલંબાઇ એ સંબંધ દ્વારા તરંગ સંખ્યા સાથે સંબંધિત છે, જે સમય સંબંધ સમાન છે

તરંગ સંખ્યા ચક્રીય આવર્તન અને તરંગના પ્રસારની ગતિ સાથે સંબંધિત છે

x
y
y

આંકડાઓ દર્શાવેલ સમય અને અવકાશ અવધિ સાથે તરંગનો ઓસિલોગ્રામ (a) અને સ્નેપશોટ (b) દર્શાવે છે. સ્થિર ઓસિલેશનથી વિપરીત, તરંગોમાં બે મુખ્ય લાક્ષણિકતાઓ છે: ટેમ્પોરલ સામયિકતા અને અવકાશી સામયિકતા.

તરંગોના સામાન્ય ગુણધર્મો:

તરંગો ઊર્જા વહન કરે છે.

તરંગની તીવ્રતા એ સમય-સરેરાશ ઉર્જા છે જે તરંગના પ્રસારની દિશામાં કાટખૂણે સ્થિત એકમ સપાટી વિસ્તાર દ્વારા એકમ સમય દીઠ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક અથવા ધ્વનિ તરંગ પરિવહન કરે છે. તરંગની તીવ્રતા તેના કંપનવિસ્તારના વર્ગના પ્રમાણસર છે, જ્યાં W એ ઊર્જા છે, t એ સમય છે, S એ આગળનો વિસ્તાર છે. I=[W/m2]. ઉપરાંત, કોઈપણ તરંગની તીવ્રતા I=wv દ્વારા નક્કી કરી શકાય છે, જ્યાં v એ તરંગોના પ્રચારની ગતિ (જૂથ) છે.

2. તરંગો શરીર પર દબાણ લાવે છે (વેગ ધરાવે છે).

3. માધ્યમમાં તરંગની ગતિ તરંગની આવર્તન પર આધારિત છે - આ રીતે, વિવિધ ફ્રીક્વન્સીઝના તરંગો એક જ માધ્યમમાં વિવિધ ગતિ (તબક્કાની ઝડપ) સાથે પ્રસરે છે.

4. તરંગો અવરોધોની આસપાસ વળે છે - વિવર્તન.

જ્યારે અવરોધનું કદ તરંગલંબાઇ સાથે તુલનાત્મક હોય ત્યારે વિવર્તન થાય છે.

5. બે માધ્યમો વચ્ચેના ઇન્ટરફેસ પર, તરંગો પ્રતિબિંબિત થાય છે અને રીફ્રેક્ટ થાય છે.

આકસ્મિક ખૂણો પ્રતિબિંબના ખૂણા જેટલો હોય છે, અને આકસ્મિક ખૂણોની સાઈનનો ગુણોત્તર અપક્રિયાના કોણની સાઈન સાથે આપેલ બે માધ્યમો માટે સતત મૂલ્ય છે.

6. જ્યારે સુસંગત તરંગોને સુપરઇમ્પોઝ કરવામાં આવે છે (કોઈપણ બિંદુએ આ તરંગોનો તબક્કો તફાવત સમયસર સ્થિર હોય છે), તેઓ દખલ કરે છે - દખલગીરી મિનિમા અને મેક્સિમાની સ્થિર પેટર્ન રચાય છે.

જો તરંગો વચ્ચેનો તબક્કો તફાવત સમય પર આધારિત ન હોય તો તરંગો અને તેમને ઉત્તેજિત કરતા સ્ત્રોતોને સુસંગત કહેવામાં આવે છે. તરંગો અને તેમને ઉત્તેજિત કરતા સ્ત્રોતોને અસંગત કહેવામાં આવે છે જો તરંગો વચ્ચેનો તબક્કો સમયાંતરે બદલાય છે.

માત્ર તે જ તરંગો જે સમાન આવર્તન ધરાવે છે અને સમાન દિશામાં ઓસીલેટ કરે છે (એટલે કે, સુસંગત તરંગો) દખલ કરી શકે છે. હસ્તક્ષેપ સ્થિર અથવા બિન-સ્થિર હોઈ શકે છે. માત્ર સુસંગત તરંગો સ્થિર હસ્તક્ષેપ પેટર્ન પેદા કરી શકે છે. ઉદાહરણ તરીકે, પાણીની સપાટી પરના બે ગોળાકાર તરંગો, જે બે સુસંગત બિંદુ સ્ત્રોતોમાંથી પ્રસરે છે, તે દખલગીરી પર પરિણામી તરંગો પેદા કરશે. પરિણામી તરંગનો આગળનો ભાગ એક ગોળા હશે.

જ્યારે તરંગો દખલ કરે છે, ત્યારે તેમની શક્તિઓ ઉમેરાતી નથી. તરંગોની દખલગીરી માધ્યમના વિવિધ નજીકના અંતરવાળા કણો વચ્ચે કંપન ઊર્જાના પુનઃવિતરણ તરફ દોરી જાય છે. આ ઉર્જાના સંરક્ષણના કાયદાનો વિરોધાભાસ કરતું નથી કારણ કે, સરેરાશ, અવકાશના મોટા પ્રદેશ માટે, પરિણામી તરંગની ઊર્જા દખલ કરતી તરંગોની ઊર્જાના સરવાળા જેટલી હોય છે.

જ્યારે અસંગત તરંગોને સુપરઇમ્પોઝ કરવામાં આવે છે, ત્યારે પરિણામી તરંગનું સરેરાશ ચોરસ કંપનવિસ્તાર સુપરઇમ્પોઝ્ડ તરંગોના ચોરસ કંપનવિસ્તારના સરવાળા જેટલું હોય છે. માધ્યમના દરેક બિંદુના પરિણામી સ્પંદનોની ઉર્જા તમામ અસંગત તરંગોને અલગથી થતા તેના ઓસિલેશનની ઊર્જાના સરવાળા જેટલી હોય છે.

7. તરંગો માધ્યમ દ્વારા શોષાય છે. જેમ જેમ તમે સ્ત્રોતથી દૂર જાઓ છો તેમ, તરંગનું કંપનવિસ્તાર ઘટે છે, કારણ કે તરંગ ઊર્જા આંશિક રીતે માધ્યમમાં સ્થાનાંતરિત થાય છે.

8. તરંગો અસંગત માધ્યમમાં વિખરાયેલા છે.

સ્કેટરિંગ એ તરંગ ક્ષેત્રોની વિક્ષેપ છે જે માધ્યમની અસંગતતા અને આ માધ્યમમાં મૂકવામાં આવેલા સ્કેટરિંગ પદાર્થોને કારણે થાય છે. છૂટાછવાયાની તીવ્રતા અસંગતતાના કદ અને તરંગની આવર્તન પર આધારિત છે.

યાંત્રિક તરંગો. ધ્વનિ. ધ્વનિ લાક્ષણિકતાઓ .

વેવ- અવકાશમાં પ્રચાર કરતી વિક્ષેપ.

તરંગોના સામાન્ય ગુણધર્મો:

ઊર્જા ટ્રાન્સફર;
આવેગ હોય છે (શરીર પર દબાણ લાવે છે);
બે માધ્યમોની સીમા પર તેઓ પ્રતિબિંબિત અને રીફ્રેક્ટેડ છે;
પર્યાવરણ દ્વારા શોષાય છે;
વિવર્તન;
દખલગીરી
વિખેરવું;
તરંગોની ગતિ તે માધ્યમ પર આધાર રાખે છે જેના દ્વારા તરંગો પસાર થાય છે.

યાંત્રિક (સ્થિતિસ્થાપક) તરંગો.

જો સ્થિતિસ્થાપક (નક્કર, પ્રવાહી અથવા વાયુયુક્ત) માધ્યમની કોઈ જગ્યાએ કણોના કંપનો ઉત્તેજિત થાય છે, તો પછી માધ્યમના અણુઓ અને પરમાણુઓની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાને લીધે, કંપનો મર્યાદિત ગતિએ એક બિંદુથી બીજા સ્થાને પ્રસારિત થવાનું શરૂ કરે છે. માધ્યમની ઘનતા અને સ્થિતિસ્થાપક ગુણધર્મો પર. આ ઘટનાને યાંત્રિક અથવા સ્થિતિસ્થાપક તરંગ કહેવામાં આવે છે. નોંધ કરો કે યાંત્રિક તરંગો શૂન્યાવકાશમાં પ્રચાર કરી શકતા નથી.

યાંત્રિક તરંગોનો વિશેષ કેસ - પ્રવાહીની સપાટી પર તરંગો, તરંગો કે જે પ્રવાહીની મુક્ત સપાટી સાથે અથવા બે અવિશ્વસનીય પ્રવાહીના ઇન્ટરફેસ પર ઉદ્ભવે છે અને પ્રચાર કરે છે. તેઓ બાહ્ય પ્રભાવોના પ્રભાવ હેઠળ રચાય છે, જેના પરિણામે પ્રવાહીની સપાટી સંતુલન સ્થિતિમાંથી દૂર થાય છે. આ કિસ્સામાં, દળો ઉદ્ભવે છે જે સંતુલન પુનઃસ્થાપિત કરે છે: સપાટીના તણાવ અને ગુરુત્વાકર્ષણના દળો.

યાંત્રિક તરંગો બે પ્રકારના હોય છે

રેખાંશ તરંગો, તાણ અને સંકુચિત વિકૃતિઓ સાથે, કોઈપણ સ્થિતિસ્થાપક માધ્યમોમાં પ્રચાર કરી શકે છે: વાયુઓ, પ્રવાહી અને ઘન. ત્રાંસી તરંગો તે માધ્યમોમાં ફેલાય છે જ્યાં સ્થિતિસ્થાપક દળો શીયર વિકૃતિ દરમિયાન દેખાય છે, એટલે કે ઘન પદાર્થોમાં.

સરળ હાર્મોનિક અથવા સાઈન તરંગો અભ્યાસ માટે નોંધપાત્ર રસ ધરાવે છે. પ્લેન સાઈન વેવનું સમીકરણ છે:

- કહેવાતા વેવ નંબર ,

– પરિપત્ર આવર્તન ,

A - કણોના કંપનનું કંપનવિસ્તાર.

આકૃતિ સમયના બે બિંદુઓ પર ટ્રાંસવર્સ વેવના "સ્નેપશોટ" બતાવે છે: t અને t + Δt. Δt સમય દરમિયાન તરંગ OX અક્ષ સાથે υΔt અંતર સુધી ખસી ગયું. આવા તરંગોને સામાન્ય રીતે મુસાફરી તરંગો કહેવામાં આવે છે.

તરંગલંબાઇ λ એ OX અક્ષ પર બે સંલગ્ન બિંદુઓ વચ્ચેનું અંતર છે, જે સમાન તબક્કાઓમાં ઓસીલેટીંગ થાય છે. તરંગ T સમયગાળામાં તરંગલંબાઇ λ જેટલું અંતર પ્રવાસ કરે છે, તેથી,

λ = υT, જ્યાં υ એ તરંગ પ્રચારની ગતિ છે.

તરંગ પ્રક્રિયાના ગ્રાફ પરના કોઈપણ પસંદ કરેલા બિંદુ માટે (ઉદાહરણ તરીકે, બિંદુ A માટે), સમય જતાં t આ બિંદુનો x સંકલન બદલાય છે, અને અભિવ્યક્તિનું મૂલ્ય ωt – kxબદલાતું નથી. સમય Δt પછી, બિંદુ A OX અક્ષ સાથે ચોક્કસ અંતર Δx = υΔt સુધી જશે. આથી: ωt – kx = ω(t + Δt) – k(x + Δx) = constઅથવા ωΔt = kΔx.

તે આમાંથી નીચે મુજબ છે:

આમ, ટ્રાવેલિંગ સાઈન વેવની બેવડી સામયિકતા હોય છે - સમય અને અવકાશમાં. સમયગાળો માધ્યમના કણોના ઓસિલેશન સમયગાળા T ની બરાબર છે, અવકાશી અવધિ તરંગલંબાઇ λ જેટલી છે. વેવ નંબર એ ગોળાકાર આવર્તનનું અવકાશી એનાલોગ છે.

ધ્વનિ.

ધ્વનિ- આ યાંત્રિક સ્પંદનો છે જે સ્થિતિસ્થાપક માધ્યમોમાં ફેલાય છે - વાયુઓ, પ્રવાહી અને ઘન - અને સુનાવણીના અંગો દ્વારા જોવામાં આવે છે. ધ્વનિ એ એકદમ નીચી તીવ્રતા સાથેની તરંગ છે જે લગભગ 20 Hz થી 20 kHz સુધીની હોય છે. 20 હર્ટ્ઝ કરતા ઓછી આવર્તનવાળા તરંગો કહેવામાં આવે છે ઇન્ફ્રાસાઉન્ડ, અને 20 kHz થી વધુની આવર્તન સાથે - અલ્ટ્રાસાઉન્ડ. થી હર્ટ્ઝ સુધીની ફ્રીક્વન્સીવાળા તરંગો કહેવામાં આવે છે હાઇપરસાઉન્ડ. ભૌતિકશાસ્ત્રની શાખા જેને ધ્વનિશાસ્ત્રનો અભ્યાસ કહે છે તે ધ્વનિ ઘટનાનો અભ્યાસ કરે છે.

કોઈપણ ઓસીલેટરી પ્રક્રિયા સમીકરણ દ્વારા વર્ણવવામાં આવે છે. તે ધ્વનિ સ્પંદનો માટે પણ ઉતરી આવ્યું છે:

ધ્વનિ તરંગોની મૂળભૂત લાક્ષણિકતાઓ

અવાજની વ્યક્તિલક્ષી ધારણા

(વોલ્યુમ, પીચ, ટિમ્બર)

ધ્વનિની ઉદ્દેશ્ય ભૌતિક લાક્ષણિકતાઓ

(ગતિ, તીવ્રતા, સ્પેક્ટ્રમ)

કોઈપણ વાયુ માધ્યમમાં અવાજની ગતિ સૂત્ર દ્વારા ગણવામાં આવે છે:

β - માધ્યમની એડિબેટિક સંકોચનક્ષમતા,

ρ - ઘનતા.

અવાજ લાગુ કરી રહ્યા છીએ

ઇકોલોકેશન કરવાની ક્ષમતા ધરાવતા પ્રાણીઓ જાણીતા છે - ચામાચીડિયા અને ડોલ્ફિન. તેમની સંપૂર્ણતાના સંદર્ભમાં, આ પ્રાણીઓના ઇકોલોકેટર્સ હલકી ગુણવત્તાવાળા નથી, અને ઘણી રીતે શ્રેષ્ઠ (વિશ્વસનીયતા, ચોકસાઈ, ઊર્જા કાર્યક્ષમતામાં) માણસ દ્વારા બનાવવામાં આવેલા આધુનિક ઇકોલોકેટર્સ કરતાં.

પાણીની અંદર વપરાતા ઇકોલોકેટર્સને સોનાર્સ અથવા સોનાર્સ કહેવામાં આવે છે (સોનાર નામ ત્રણ અંગ્રેજી શબ્દોના પ્રારંભિક અક્ષરો પરથી રચાયું છે: ધ્વનિ - ધ્વનિ; નેવિગેશન - નેવિગેશન; શ્રેણી - શ્રેણી). સમુદ્રતળ (તેની રૂપરેખા, ઊંડાઈ)નો અભ્યાસ કરવા માટે, ઊંડા પાણીની અંદર ફરતા વિવિધ પદાર્થોને શોધવા અને અભ્યાસ કરવા માટે સોનાર અનિવાર્ય છે. તેમની મદદથી, બંને વ્યક્તિગત મોટા પદાર્થો અથવા પ્રાણીઓ અને નાની માછલીઓ અથવા શેલફિશની શાખાઓ સરળતાથી શોધી શકાય છે.

અલ્ટ્રાસોનિક તરંગોનો વ્યાપકપણે નિદાન હેતુઓ માટે દવામાં ઉપયોગ થાય છે. અલ્ટ્રાસાઉન્ડ સ્કેનર્સ તમને વ્યક્તિના આંતરિક અવયવોની તપાસ કરવાની મંજૂરી આપે છે. અલ્ટ્રાસાઉન્ડ કિરણોત્સર્ગ એક્સ-રે કરતાં મનુષ્યો માટે ઓછું નુકસાનકારક છે.

ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગો.

તેમની મિલકતો.

ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્ષેત્ર છે જે સમય જતાં અવકાશમાં પ્રચાર કરે છે.

ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગો માત્ર ઝડપથી ફરતા ચાર્જ દ્વારા જ ઉત્તેજિત થઈ શકે છે.

1864 માં મહાન અંગ્રેજી ભૌતિકશાસ્ત્રી જે. મેક્સવેલ દ્વારા ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગોના અસ્તિત્વની સૈદ્ધાંતિક આગાહી કરવામાં આવી હતી. તેમણે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઇન્ડક્શનના ફેરાડેના કાયદાના નવા અર્થઘટનનો પ્રસ્તાવ મૂક્યો અને તેમના વિચારોને વધુ વિકસિત કર્યા.

ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં કોઈપણ ફેરફાર આસપાસની જગ્યામાં વમળ વિદ્યુત ક્ષેત્ર ઉત્પન્ન કરે છે, અને સમય-વિદ્યુત ક્ષેત્ર આસપાસની જગ્યામાં ચુંબકીય ક્ષેત્ર ઉત્પન્ન કરે છે.

આકૃતિ 1. વૈકલ્પિક વિદ્યુત ક્ષેત્ર વૈકલ્પિક ચુંબકીય ક્ષેત્ર ઉત્પન્ન કરે છે અને ઊલટું

મેક્સવેલના સિદ્ધાંત પર આધારિત ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગોના ગુણધર્મો:

ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગો ટ્રાન્સવર્સ - વેક્ટર્સ અને એકબીજાને લંબરૂપ છે અને પ્રચારની દિશામાં લંબરૂપ સમતલમાં આવેલા છે.

આકૃતિ 2. ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગ પ્રચાર

પ્રવાસી તરંગોમાં ઇલેક્ટ્રિક અને ચુંબકીય ક્ષેત્રો સમાન તબક્કામાં બદલાય છે.

ટ્રાવેલિંગ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગમાં વેક્ટર કહેવાતા જમણા હાથના ટ્રિપલ ઓફ વેક્ટર બનાવે છે.

વેક્ટર્સના ઓસિલેશન તબક્કામાં થાય છે: સમયની એક જ ક્ષણે, અવકાશમાં એક બિંદુએ, ઇલેક્ટ્રિક અને ચુંબકીય ક્ષેત્રની શક્તિના અંદાજો મહત્તમ, ન્યૂનતમ અથવા શૂન્ય સુધી પહોંચે છે.

ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગો પદાર્થમાં પ્રચાર કરે છે ટર્મિનલ ઝડપ

માધ્યમની ડાઇલેક્ટ્રિક અને ચુંબકીય અભેદ્યતા ક્યાં છે (માધ્યમમાં ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગના પ્રસારની ગતિ તેમના પર નિર્ભર છે),

ઇલેક્ટ્રિક અને ચુંબકીય સ્થિરાંકો.

શૂન્યાવકાશમાં ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગોની ગતિ

ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઊર્જા પ્રવાહ ઘનતા અથવાતીવ્રતા જે એકમ વિસ્તારની સપાટી દ્વારા એકમ સમય દીઠ તરંગ દ્વારા સ્થાનાંતરિત ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઊર્જા છે:

અહીં , અને υ માટે અભિવ્યક્તિઓને બદલીને, અને ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગમાં ઇલેક્ટ્રિક અને ચુંબકીય ક્ષેત્રોની વોલ્યુમેટ્રિક ઉર્જા ઘનતાની સમાનતાને ધ્યાનમાં રાખીને, આપણે મેળવી શકીએ છીએ:

ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગોનું ધ્રુવીકરણ કરી શકાય છે.

ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગો પણ તરંગોના તમામ મૂળભૂત ગુણધર્મો ધરાવે છે : તેઓ ઊર્જા સ્થાનાંતરિત કરે છે, વેગ ધરાવે છે, તેઓ બે માધ્યમો વચ્ચેના ઇન્ટરફેસ પર પ્રતિબિંબિત થાય છે અને પ્રતિબિંબિત થાય છે, માધ્યમ દ્વારા શોષાય છે, વિક્ષેપ, વિવર્તન અને હસ્તક્ષેપના ગુણધર્મો દર્શાવે છે.

હર્ટ્ઝના પ્રયોગો (ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગોની પ્રાયોગિક શોધ)

પ્રથમ વખત ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગોનો પ્રાયોગિક રીતે અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો હતો

1888 માં હર્ટ્ઝ તેમણે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઓસિલેશન (હર્ટ્ઝ વાઇબ્રેટર) ના જનરેટર અને તેમના પડઘોને શોધવા માટેની પદ્ધતિ માટે સફળ ડિઝાઇન વિકસાવી.

વાઇબ્રેટરમાં બે રેખીય વાહકનો સમાવેશ થતો હતો, જેના છેડે ધાતુના દડા હતા જે સ્પાર્ક ગેપ બનાવે છે. જ્યારે ઇન્ડક્શન કોઇલમાંથી બોડી પર હાઇ વોલ્ટેજ લાગુ કરવામાં આવ્યું હતું, ત્યારે એક સ્પાર્ક ગેપમાંથી કૂદકો માર્યો હતો અને ગેપને શોર્ટ-સર્કિટ કર્યો હતો. તેના કમ્બશન દરમિયાન, સર્કિટમાં મોટી સંખ્યામાં ઓસિલેશન્સ થયા હતા. રીસીવર (રેઝોનેટર) માં સ્પાર્ક ગેપ સાથે વાયરનો સમાવેશ થાય છે. વાઇબ્રેટરમાં ઉદ્ભવતા સ્પાર્કના પ્રતિભાવમાં રેઝોનેટરના સ્પાર્ક ગેપમાં સ્પાર્ક્સની ઘટનામાં પડઘોની હાજરી વ્યક્ત કરવામાં આવી હતી.

આમ, હર્ટ્ઝના પ્રયોગોએ મેક્સવેલના સિદ્ધાંતને નક્કર આધાર પૂરો પાડ્યો. મેક્સવેલ દ્વારા આગાહી કરાયેલ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગો પ્રાયોગિક રીતે સાકાર થયા.

રેડિયો કોમ્યુનિકેશનના સિદ્ધાંતો

રેડિયો સંચાર - રેડિયો તરંગોનો ઉપયોગ કરીને માહિતીનું પ્રસારણ અને સ્વાગત.

24 માર્ચ, 1896 ના રોજ, રશિયન ફિઝીકોકેમિકલ સોસાયટીના ભૌતિકશાસ્ત્ર વિભાગની બેઠકમાં, પોપોવે, તેના સાધનોનો ઉપયોગ કરીને, 250 મીટરના અંતરે સંકેતોનું પ્રસારણ સ્પષ્ટપણે દર્શાવ્યું, વિશ્વનો પ્રથમ બે-શબ્દનો રેડિયોગ્રામ "હેનરિક હર્ટ્ઝ" પ્રસારિત કર્યો. .

રીસીવર ડાયાગ્રામ એ.એસ.પોપોવ

પોપોવ રેડિયોટેલિગ્રાફ કમ્યુનિકેશન (વિવિધ સમયગાળાના સિગ્નલોનું પ્રસારણ) નો ઉપયોગ કરે છે, આવા સંદેશાવ્યવહાર ફક્ત કોડનો ઉપયોગ કરીને કરી શકાય છે. હર્ટ્ઝ વાઇબ્રેટર સાથેના સ્પાર્ક ટ્રાન્સમીટરનો ઉપયોગ રેડિયો તરંગોના સ્ત્રોત તરીકે થતો હતો, અને કોહરર, મેટલ ફાઇલિંગ સાથેની કાચની ટ્યુબ, જેનો પ્રતિકાર જ્યારે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગ તેને અથડાવે ત્યારે સેંકડો વખત ઘટી જાય છે, જે રીસીવર તરીકે સેવા આપે છે. કોહરરની સંવેદનશીલતા વધારવા માટે, તેનો એક છેડો ગ્રાઉન્ડ કરવામાં આવ્યો હતો, અને બીજો પૃથ્વીની ઉપર ઉભા કરાયેલા વાયર સાથે જોડાયેલ હતો, એન્ટેનાની કુલ લંબાઈ તરંગલંબાઈના ચોથા ભાગની હતી. સ્પાર્ક ટ્રાન્સમીટર સિગ્નલ ઝડપથી ઝાંખું થઈ જાય છે અને લાંબા અંતર પર પ્રસારિત કરી શકાતું નથી.

રેડિયોટેલિફોન સંચાર (વાણી અને સંગીતનું પ્રસારણ) માટે, ઉચ્ચ-આવર્તન મોડ્યુલેટેડ સિગ્નલનો ઉપયોગ થાય છે. ઓછી (ધ્વનિ) ફ્રિકવન્સી સિગ્નલ માહિતી વહન કરે છે, પરંતુ વ્યવહારીક રીતે ઉત્સર્જિત થતું નથી, અને ઉચ્ચ આવર્તન સિગ્નલ સારી રીતે ઉત્સર્જિત થાય છે, પરંતુ માહિતી વહન કરતું નથી. મોડ્યુલેશનનો ઉપયોગ રેડિયોટેલિફોન સંચાર માટે થાય છે.

મોડ્યુલેશન - HF અને LF સિગ્નલના પરિમાણો વચ્ચે પત્રવ્યવહાર સ્થાપિત કરવાની પ્રક્રિયા.

રેડિયો એન્જિનિયરિંગમાં, વિવિધ પ્રકારના મોડ્યુલેશનનો ઉપયોગ થાય છે: કંપનવિસ્તાર, આવર્તન, તબક્કો.

કંપનવિસ્તાર મોડ્યુલેશન - સ્પંદનોના કંપનવિસ્તારમાં ફેરફાર (વિદ્યુત, યાંત્રિક, વગેરે), સ્પંદનોની આવર્તન કરતાં ઘણી ઓછી આવર્તન પર થાય છે.

ઉચ્ચ આવર્તન ω નું હાર્મોનિક ઓસિલેશન નીચી આવર્તન Ω (τ = 1/Ω તેનો સમયગાળો છે) ના હાર્મોનિક ઓસિલેશન દ્વારા કંપનવિસ્તારમાં મોડ્યુલેટ થાય છે, t એ સમય છે, A એ ઉચ્ચ-આવર્તન ઓસિલેશનનું કંપનવિસ્તાર છે, T એ તેનો સમયગાળો છે.

AM સિગ્નલનો ઉપયોગ કરીને રેડિયો કમ્યુનિકેશન સર્કિટ

કંપનવિસ્તાર મોડ્યુલેશન જનરેટર

આરએફ સિગ્નલનું કંપનવિસ્તાર એલએફ સિગ્નલના કંપનવિસ્તાર અનુસાર બદલાય છે, પછી મોડ્યુલેટેડ સિગ્નલ ટ્રાન્સમિટિંગ એન્ટેના દ્વારા રેડિયેટ થાય છે.

રેડિયો રીસીવરમાં, રીસીવિંગ એન્ટેના ઓસીલેટીંગ સર્કિટમાં રેડિયો તરંગોને પસંદ કરે છે, રેઝોનન્સને કારણે, સિગ્નલ કે જેના પર સર્કિટ ટ્યુન કરવામાં આવે છે (ટ્રાન્સમિટિંગ સ્ટેશનની વાહક આવર્તન) અલગ અને વિસ્તૃત થાય છે, પછી તે જરૂરી છે. સિગ્નલના ઓછા-આવર્તન ઘટકને અલગ કરવા.

ડિટેક્ટર રેડિયો

તપાસ - ઉચ્ચ-આવર્તન સિગ્નલને ઓછી-આવર્તન સિગ્નલમાં રૂપાંતરિત કરવાની પ્રક્રિયા. શોધ પછી પ્રાપ્ત થયેલ સિગ્નલ ટ્રાન્સમીટર માઇક્રોફોન પર કામ કરતા ધ્વનિ સંકેતને અનુરૂપ છે. એકવાર એમ્પ્લીફાઈડ થઈ ગયા પછી, ઓછી આવર્તનના સ્પંદનોને અવાજમાં ફેરવી શકાય છે.

ડિટેક્ટર (ડિમોડ્યુલેટર)

ડાયોડનો ઉપયોગ વૈકલ્પિક પ્રવાહને સુધારવા માટે થાય છે

a) AM સિગ્નલ, b) સંકેત મળ્યો

રડાર

રેડિયો તરંગોનો ઉપયોગ કરીને ઑબ્જેક્ટનું સ્થાન અને તેમની હિલચાલની ઝડપની તપાસ અને ચોક્કસ નિર્ધારણ કહેવામાં આવે છે. રડાર . રડારનો સિદ્ધાંત ધાતુઓમાંથી ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગોના પ્રતિબિંબની મિલકત પર આધારિત છે.

1 - ફરતી એન્ટેના; 2 - એન્ટેના સ્વીચ; 3 - ટ્રાન્સમીટર; 4 - રીસીવર; 5 - સ્કેનર; 6 - અંતર સૂચક; 7 - દિશા સૂચક.

ઉચ્ચ-આવર્તન રેડિયો તરંગો (VHF) નો ઉપયોગ રડાર માટે થાય છે, તેમની સહાયથી નિર્દેશિત બીમ સરળતાથી રચાય છે અને રેડિયેશન પાવર વધારે છે. મીટર અને ડેસિમીટર રેન્જમાં જાળી વાઇબ્રેટર સિસ્ટમ્સ છે, સેન્ટિમીટર અને મિલિમીટર રેન્જમાં પેરાબોલિક એમિટર્સ છે. સ્થાન સતત (લક્ષ્યને શોધવા માટે) અને સ્પંદનીય (ઓબ્જેક્ટની ઝડપ નક્કી કરવા) મોડમાં બંને હાથ ધરવામાં આવી શકે છે.

રડારના ઉપયોગના ક્ષેત્રો:

ઉડ્ડયન, અવકાશ વિજ્ઞાન, નૌકાદળ: કોઈપણ હવામાનમાં અને દિવસના કોઈપણ સમયે જહાજના ટ્રાફિકની સલામતી, અથડામણ અટકાવવી, ટેક-ઓફ સલામતી વગેરે. વિમાન ઉતરાણ.
લશ્કરી બાબતો: દુશ્મન વિમાન અથવા મિસાઇલોની સમયસર શોધ, વિમાન વિરોધી આગનું સ્વચાલિત ગોઠવણ.
ગ્રહોનું રડાર: તેમના સુધીનું અંતર માપવું, તેમની ભ્રમણકક્ષાના પરિમાણોને સ્પષ્ટ કરવું, પરિભ્રમણનો સમયગાળો નક્કી કરવો, સપાટીની ટોપોગ્રાફીનું અવલોકન કરવું. ભૂતપૂર્વ સોવિયત સંઘમાં (1961) - શુક્ર, બુધ, મંગળ, ગુરુનું રડાર. યુએસએ અને હંગેરીમાં (1946) - ચંદ્રની સપાટી પરથી પ્રતિબિંબિત સિગ્નલ મેળવવાનો પ્રયોગ.

ટીવી

ટેલિકોમ્યુનિકેશન સર્કિટ, સૈદ્ધાંતિક રીતે, રેડિયો કમ્યુનિકેશન સર્કિટ જેવું જ છે. તફાવત એ છે કે, ધ્વનિ સિગ્નલ ઉપરાંત, ટ્રાન્સમીટર અને રીસીવરની કામગીરીને સુમેળ કરવા માટે એક છબી અને નિયંત્રણ સંકેતો (લાઇન ફેરફાર અને ફ્રેમ ફેરફાર) પ્રસારિત થાય છે. ટ્રાન્સમીટરમાં, આ સિગ્નલો મોડ્યુલેટ અને પ્રસારિત થાય છે, રીસીવરમાં તે એન્ટેના દ્વારા લેવામાં આવે છે અને દરેક પ્રક્રિયા માટે તેના પોતાના પાથ પર જાય છે.

ચાલો આઇકોનોસ્કોપનો ઉપયોગ કરીને છબીને ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગોમાં રૂપાંતરિત કરવા માટેની સંભવિત યોજનાઓમાંની એકને ધ્યાનમાં લઈએ:

ઓપ્ટિકલ સિસ્ટમનો ઉપયોગ કરીને, ફોટોઇલેક્ટ્રિક અસરને લીધે, એક છબીને મોઝેક સ્ક્રીન પર પ્રક્ષેપિત કરવામાં આવે છે, સ્ક્રીન કોષો અલગ હકારાત્મક ચાર્જ મેળવે છે. ઇલેક્ટ્રોન ગન એક ઇલેક્ટ્રોન બીમ બનાવે છે જે સ્ક્રીન પર ફરે છે, હકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલા કોષોને ડિસ્ચાર્જ કરે છે. દરેક કોષ કેપેસિટર હોવાથી, ચાર્જમાં ફેરફાર બદલાતા વોલ્ટેજના દેખાવ તરફ દોરી જાય છે - ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઓસિલેશન. સિગ્નલ પછી એમ્પ્લીફાઇડ થાય છે અને મોડ્યુલેટીંગ ઉપકરણ પર મોકલવામાં આવે છે. કાઈનસ્કોપમાં, વિડિયો સિગ્નલને ફરીથી ઈમેજમાં રૂપાંતરિત કરવામાં આવે છે (કાઈનસ્કોપના ઓપરેશનના સિદ્ધાંતને આધારે અલગ અલગ રીતે).

ટેલિવિઝન સિગ્નલ રેડિયો કરતાં ઘણી વધુ માહિતી વહન કરે છે, તેથી ઉચ્ચ ફ્રીક્વન્સીઝ (મીટર, ડેસીમીટર) પર કામ કરવામાં આવે છે.

રેડિયો તરંગોનો પ્રચાર.
રેડિયો તરંગ -શ્રેણીમાં ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગ છે (10 4

આ શ્રેણીના દરેક વિભાગનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે જ્યાં તેના લાભોનો શ્રેષ્ઠ ઉપયોગ કરી શકાય છે. વિવિધ રેન્જના રેડિયો તરંગો વિવિધ અંતર પર પ્રવાસ કરે છે. રેડિયો તરંગોનો પ્રસાર વાતાવરણના ગુણધર્મો પર આધાર રાખે છે. પૃથ્વીની સપાટી, ટ્રોપોસ્ફિયર અને આયનોસ્ફિયર પણ રેડિયો તરંગોના પ્રસાર પર મજબૂત પ્રભાવ ધરાવે છે.

રેડિયો પ્રચારઅવકાશમાં રેડિયો શ્રેણીના ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઓસિલેશનને એક જગ્યાએથી બીજી જગ્યાએ ટ્રાન્સમિટ કરવાની પ્રક્રિયા છે, ખાસ કરીને ટ્રાન્સમીટરથી રીસીવર સુધી.
વિવિધ ફ્રીક્વન્સીઝના તરંગો અલગ રીતે વર્તે છે. ચાલો લાંબા, મધ્યમ, ટૂંકા અને અલ્ટ્રાશોર્ટ તરંગોના પ્રસારની વિશેષતાઓને વધુ વિગતવાર ધ્યાનમાં લઈએ.
લાંબી તરંગોનો પ્રચાર.

લાંબી તરંગો (>1000 મીટર) પ્રચાર કરે છે:

પૃથ્વીની ગોળાકાર સપાટી પરના વિવર્તનને કારણે 1-2 હજાર કિમી સુધીના અંતરે. વિશ્વની પરિક્રમા કરવામાં સક્ષમ (ફિગ. 1). પછી તેમનો પ્રચાર પ્રતિબિંબ વિના, ગોળાકાર વેવગાઇડની માર્ગદર્શક ક્રિયાને કારણે થાય છે.

ચોખા. 1

સંચાર ગુણવત્તા:

સ્વાગત સ્થિરતા. સ્વાગતની ગુણવત્તા દિવસના સમય, વર્ષ અથવા હવામાનની સ્થિતિ પર આધારિત નથી.

ખામીઓ:

તરંગના મજબૂત શોષણને કારણે કારણ કે તે પૃથ્વીની સપાટી પર ફેલાય છે, એક વિશાળ એન્ટેના અને શક્તિશાળી ટ્રાન્સમીટરની જરૂર છે.

વાતાવરણીય વિસર્જન (વીજળી) દખલગીરી બનાવે છે.

ઉપયોગ:

રેન્જનો ઉપયોગ રેડિયો પ્રસારણ, રેડિયોટેલિગ્રાફ સંચાર, રેડિયો નેવિગેશન સેવાઓ અને સબમરીન સાથેના સંચાર માટે થાય છે.
સમય સંકેતો અને હવામાન અહેવાલોનું પ્રસારણ કરતા રેડિયો સ્ટેશનોની સંખ્યા ઓછી છે.

મધ્યમ તરંગ પ્રચાર

મધ્યમ તરંગો ( = 100..1000 m) પ્રચાર કરે છે:

લાંબા તરંગોની જેમ, તેઓ પૃથ્વીની સપાટીની આસપાસ વાળવામાં સક્ષમ છે.
ટૂંકા તરંગોની જેમ, તેઓ પણ આયનોસ્ફિયરમાંથી વારંવાર પ્રતિબિંબિત થઈ શકે છે.

ટ્રાન્સમીટરથી મહાન અંતર પર, રિસેપ્શન દિવસ દરમિયાન નબળું હોઈ શકે છે, પરંતુ રાત્રે રિસેપ્શન સુધરે છે. રિસેપ્શનની તાકાત પણ વર્ષના સમય પર આધારિત છે. આમ, દિવસ દરમિયાન તેઓ ટૂંકા અને રાત્રે લાંબા તરીકે ફેલાય છે.

સંચાર ગુણવત્તા:

ટૂંકી સંચાર શ્રેણી. મધ્યમ તરંગ સ્ટેશનો હજારો કિલોમીટરની રેન્જમાં સાંભળી શકાય છે. પરંતુ વાતાવરણીય અને ઔદ્યોગિક હસ્તક્ષેપનું ઉચ્ચ સ્તર છે.

ઉપયોગ:

તેઓ સત્તાવાર અને કલાપ્રેમી સંચાર માટે અને મુખ્યત્વે પ્રસારણ માટે ઉપયોગમાં લેવાય છે.

ફેલાવોટૂંકું મોજા

ટૂંકા તરંગો (=10..100 m) પ્રચાર કરે છે:

આયનોસ્ફિયર અને પૃથ્વીની સપાટી પરથી વારંવાર પ્રતિબિંબિત થાય છે (ફિગ. 2)

સંચાર ગુણવત્તા:

ટૂંકા તરંગો પર સ્વાગતની ગુણવત્તા સૌર પ્રવૃત્તિના સ્તર, વર્ષનો સમય અને દિવસના સમય સાથે સંકળાયેલ આયનોસ્ફિયરમાં વિવિધ પ્રક્રિયાઓ પર ખૂબ આધાર રાખે છે. ઉચ્ચ પાવર ટ્રાન્સમિટરની જરૂર નથી. તેઓ ગ્રાઉન્ડ સ્ટેશનો અને અવકાશયાન વચ્ચેના સંચાર માટે અયોગ્ય છે, કારણ કે તેઓ આયનોસ્ફિયરમાંથી પસાર થતા નથી.

ઉપયોગ:

લાંબા અંતરના સંચાર માટે. ટેલિવિઝન, રેડિયો બ્રોડકાસ્ટિંગ અને મૂવિંગ ઑબ્જેક્ટ્સ સાથે રેડિયો કમ્યુનિકેશન માટે. વિભાગીય ટેલિગ્રાફ અને ટેલિફોન રેડિયો સ્ટેશન કાર્યરત છે. આ શ્રેણી સૌથી વધુ "વસ્તીવાળી" છે.

અલ્ટ્રાશોર્ટનું વિતરણમોજા

અલ્ટ્રાશોર્ટ તરંગો (

કેટલીકવાર તેઓ વાદળો, કૃત્રિમ ઉપગ્રહો અથવા ચંદ્રમાંથી પણ પ્રતિબિંબિત થઈ શકે છે. આ કિસ્સામાં, સંચાર શ્રેણી સહેજ વધી શકે છે.

સંચાર ગુણવત્તા:

અલ્ટ્રાશોર્ટ તરંગોનું સ્વાગત સતત શ્રવણશક્તિ, વિલીન થવાની ગેરહાજરી અને વિવિધ હસ્તક્ષેપમાં ઘટાડો દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે.

આ તરંગો પર સંદેશાવ્યવહાર ફક્ત દૃષ્ટિની અંતરની રેખા પર જ શક્ય છે એલ(ફિગ. 7).

અલ્ટ્રાશોર્ટ તરંગો ક્ષિતિજની બહાર પ્રચાર કરતા નથી, તેથી ઘણા મધ્યવર્તી ટ્રાન્સમિટર્સ - રીપીટર બનાવવાની જરૂર છે.

રીપીટર- રેડિયો કમ્યુનિકેશન લાઇનના મધ્યવર્તી બિંદુઓ પર સ્થિત એક ઉપકરણ, પ્રાપ્ત સિગ્નલોને વિસ્તૃત કરે છે અને તેમને આગળ પ્રસારિત કરે છે.

પુનઃપ્રસારણ- મધ્યવર્તી બિંદુ પર સંકેતોનું સ્વાગત, તેમનું એમ્પ્લીફિકેશન અને ટ્રાન્સમિશન સમાન અથવા બીજી દિશામાં. રિલેઇંગ એ સંચાર શ્રેણી વધારવા માટે રચાયેલ છે.

ત્યાં બે રિલે પદ્ધતિઓ છે: ઉપગ્રહ અને પાર્થિવ.

ઉપગ્રહ:

સક્રિય રિલે સેટેલાઇટ ગ્રાઉન્ડ સ્ટેશનમાંથી સિગ્નલ મેળવે છે, તેને એમ્પ્લીફાય કરે છે અને શક્તિશાળી ડાયરેક્શનલ ટ્રાન્સમીટર દ્વારા સિગ્નલ પૃથ્વી પર સમાન અથવા અલગ દિશામાં મોકલે છે.

જમીન:

સિગ્નલ ટેરેસ્ટ્રીયલ એનાલોગ અથવા ડિજિટલ રેડિયો સ્ટેશન અથવા આવા સ્ટેશનોના નેટવર્ક પર પ્રસારિત થાય છે, અને પછી તે જ અથવા અલગ દિશામાં આગળ મોકલવામાં આવે છે.

1 - રેડિયો ટ્રાન્સમીટર,

2 – ટ્રાન્સમિટીંગ એન્ટેના, 3 – રીસીવીંગ એન્ટેના, 4 – રેડિયો રીસીવર.

ઉપયોગ:

કૃત્રિમ પૃથ્વી ઉપગ્રહો સાથે સંચાર માટે અને

અવકાશ રોકેટ. ટેલિવિઝન અને રેડિયો બ્રોડકાસ્ટિંગ (VHF અને FM બેન્ડ), રેડિયો નેવિગેશન, રડાર અને સેલ્યુલર સંચાર માટે વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે.

VHF નીચેની શ્રેણીઓમાં વહેંચાયેલું છે:

મીટર તરંગો - 10 થી 1 મીટર સુધી, જહાજો, જહાજો અને બંદર સેવાઓ વચ્ચે ટેલિફોન સંચાર માટે વપરાય છે.

ડેસીમીટર - 1 મીટરથી 10 સે.મી. સુધી, ઉપગ્રહ સંચાર માટે વપરાય છે.

સેન્ટીમીટર - 10 થી 1 સેમી સુધી, રડારમાં વપરાય છે.

મિલિમીટર - 1cm થી 1mm સુધી, મુખ્યત્વે દવામાં વપરાય છે.

તમારા 7મા ધોરણના ભૌતિકશાસ્ત્રના અભ્યાસક્રમમાં, તમે યાંત્રિક સ્પંદનોનો અભ્યાસ કર્યો છે. તે ઘણીવાર થાય છે કે, એક જગ્યાએ ઉદ્ભવ્યા પછી, સ્પંદનો અવકાશના પડોશી વિસ્તારોમાં ફેલાય છે. યાદ રાખો, ઉદાહરણ તરીકે, પાણીમાં ફેંકવામાં આવેલા કાંકરામાંથી સ્પંદનોનો પ્રસાર અથવા ધરતીકંપના કેન્દ્રમાંથી પ્રસરી રહેલા પૃથ્વીના પોપડાના સ્પંદનો. આવા કિસ્સાઓમાં, તેઓ તરંગ ગતિ - તરંગો (ફિગ. 17.1) વિશે વાત કરે છે. આ ફકરા પરથી તમે તરંગ ગતિના લક્ષણો વિશે શીખી શકશો.

યાંત્રિક તરંગો બનાવો

ચાલો એકદમ લાંબી દોરડું લઈએ, જેનો એક છેડો આપણે ઊભી સપાટી સાથે જોડીશું, અને બીજો આપણે ઉપર અને નીચે (ઓસીલેટ) લઈશું. હાથમાંથી સ્પંદનો દોરડાની સાથે ફેલાશે, ધીમે ધીમે ઓસીલેટરી ચળવળમાં વધુ અને વધુ દૂરના બિંદુઓને સામેલ કરશે - દોરડાની સાથે એક યાંત્રિક તરંગ ચાલશે (ફિગ. 17.2).

યાંત્રિક તરંગ એ સ્થિતિસ્થાપક માધ્યમમાં સ્પંદનોનો પ્રસાર છે*.

હવે આપણે લાંબા સોફ્ટ સ્પ્રિંગને આડી રીતે ઠીક કરીએ છીએ અને તેના મુક્ત છેડા પર એક પછી એક મારામારીની શ્રેણી લાગુ કરીએ છીએ - વસંતના કોઇલના ઘનીકરણ અને દુર્લભતા ધરાવતી તરંગ વસંતમાં ચાલશે (ફિગ. 17.3).

ઉપર વર્ણવેલ તરંગો જોઈ શકાય છે, પરંતુ મોટાભાગના યાંત્રિક તરંગો અદ્રશ્ય હોય છે, જેમ કે ધ્વનિ તરંગો (આકૃતિ 17.4).

પ્રથમ નજરમાં, તમામ યાંત્રિક તરંગો સંપૂર્ણપણે અલગ છે, પરંતુ તેમની ઘટના અને પ્રસાર માટેના કારણો સમાન છે.

અમે શોધીએ છીએ કે યાંત્રિક તરંગ કેવી રીતે અને શા માટે માધ્યમમાં ફેલાય છે

કોઈપણ યાંત્રિક તરંગ ઓસીલેટીંગ બોડી દ્વારા બનાવવામાં આવે છે - તરંગનો સ્ત્રોત. ઓસીલેટરી ગતિને વહન કરીને, તરંગ સ્ત્રોત તેની નજીકના માધ્યમના સ્તરોને વિકૃત કરે છે (તેમને સંકુચિત કરે છે અને ખેંચે છે અથવા વિસ્થાપિત કરે છે). પરિણામે, સ્થિતિસ્થાપક દળો ઉદ્ભવે છે જે માધ્યમના પડોશી સ્તરો પર કાર્ય કરે છે અને તેમને ફરજિયાત સ્પંદનો કરવા માટેનું કારણ બને છે. આ સ્તરો, બદલામાં, નીચેના સ્તરોને વિકૃત કરે છે અને તેમને વાઇબ્રેટ કરે છે. ધીમે ધીમે, એક પછી એક, માધ્યમના તમામ સ્તરો ઓસીલેટરી ગતિમાં સામેલ છે - એક યાંત્રિક તરંગ માધ્યમ દ્વારા પ્રસારિત થાય છે.

ચોખા. 17.6. રેખાંશ તરંગમાં, માધ્યમના સ્તરો તરંગોના પ્રસારની દિશા સાથે ઓસીલેટ થાય છે

અમે ત્રાંસી અને રેખાંશ યાંત્રિક તરંગો વચ્ચે તફાવત કરીએ છીએ

ચાલો દોરડા (ફિગ. 17.2 જુઓ) અને વસંતમાં (ફિગ. 17.3 જુઓ).

દોરડાના વ્યક્તિગત ભાગો (ઓસીલેટ) તરંગના પ્રસારની દિશામાં કાટખૂણે ખસે છે (ફિગ. 17.2 માં, તરંગ જમણેથી ડાબે ફેલાય છે, અને દોરડાના ભાગો ઉપર અને નીચે જાય છે). આવા તરંગોને ટ્રાંસવર્સ કહેવામાં આવે છે (ફિગ. 17.5). જ્યારે ત્રાંસી તરંગો પ્રચાર કરે છે, ત્યારે માધ્યમના કેટલાક સ્તરો અન્યની તુલનામાં બદલાય છે. વિસ્થાપન વિરૂપતા માત્ર ઘન પદાર્થોમાં સ્થિતિસ્થાપક દળોના દેખાવ સાથે છે, તેથી ટ્રાંસવર્સ તરંગો પ્રવાહી અને વાયુઓમાં પ્રચાર કરી શકતા નથી. તેથી, ત્રાંસી તરંગો માત્ર ઘન પદાર્થોમાં જ પ્રસરે છે.

જ્યારે વસંતમાં તરંગનો પ્રસાર થાય છે, ત્યારે વસંતની કોઇલ તરંગના પ્રસારની દિશામાં આગળ વધે છે (ઓસીલેટ). આવા તરંગોને રેખાંશ કહેવામાં આવે છે (ફિગ. 17.6). જ્યારે રેખાંશ તરંગનો પ્રચાર થાય છે, ત્યારે માધ્યમમાં સંકોચન અને તાણની વિકૃતિઓ થાય છે (તરંગના પ્રસારની દિશા સાથે, માધ્યમની ઘનતા કાં તો વધે છે અથવા ઘટે છે). કોઈપણ વાતાવરણમાં આવા વિકૃતિઓ સ્થિતિસ્થાપક દળોના દેખાવ સાથે હોય છે. તેથી, રેખાંશ તરંગો ઘન, પ્રવાહી અને વાયુઓમાં ફેલાય છે.

પ્રવાહીની સપાટી પરના તરંગો ન તો રેખાંશ હોય છે કે ન તો ત્રાંસી હોય છે. તેઓ એક જટિલ રેખાંશ-ટ્રાન્સવર્સ પાત્ર ધરાવે છે, જેમાં પ્રવાહી કણો લંબગોળ સાથે ફરતા હોય છે. જો તમે લાકડાનો હળવો ટુકડો દરિયામાં ફેંકી દો અને પાણીની સપાટી પર તેની હિલચાલ જુઓ તો તમે આ સરળતાથી ચકાસી શકો છો.

તરંગોના મૂળભૂત ગુણધર્મો શોધો

1. માધ્યમના એક બિંદુથી બીજા બિંદુ સુધી ઓસીલેટરી ગતિ તરત જ પ્રસારિત થતી નથી, પરંતુ કેટલાક વિલંબ સાથે, તેથી તરંગો મર્યાદિત ગતિ સાથે માધ્યમમાં પ્રસારિત થાય છે.

2. યાંત્રિક તરંગોનો સ્ત્રોત એક ઓસીલેટીંગ બોડી છે. જ્યારે તરંગ પ્રસરે છે, ત્યારે માધ્યમના ભાગોના ઓસિલેશનને ફરજ પાડવામાં આવે છે, તેથી માધ્યમના દરેક ભાગની ઓસિલેશનની આવર્તન તરંગ સ્ત્રોતના ઓસિલેશનની આવર્તન જેટલી હોય છે.

3. યાંત્રિક તરંગો શૂન્યાવકાશમાં પ્રચાર કરી શકતા નથી.

4. તરંગ ગતિ દ્રવ્યના સ્થાનાંતરણ સાથે નથી - સંતુલન સ્થિતિની તુલનામાં માધ્યમના ભાગો માત્ર ઓસીલેટ છે.

5. તરંગના આગમન સાથે, માધ્યમના ભાગો ખસેડવાનું શરૂ કરે છે (ગતિ ઊર્જા પ્રાપ્ત કરે છે). આનો અર્થ એ છે કે તરંગના પ્રસારની સાથે ઊર્જા સ્થાનાંતરણ થાય છે.

પદાર્થના સ્થાનાંતરણ વિના ઊર્જાનું ટ્રાન્સફર એ કોઈપણ તરંગની સૌથી મહત્વપૂર્ણ મિલકત છે.

પાણીની સપાટી પર તરંગોના પ્રસારને યાદ રાખો (ફિગ. 17.7). કયા અવલોકનો તરંગ ગતિના મૂળભૂત ગુણધર્મોની પુષ્ટિ કરે છે?

અમે ભૌતિક જથ્થાઓને યાદ કરીએ છીએ જે સ્પંદનોને લાક્ષણિકતા આપે છે

તરંગ એ ઓસિલેશનનો પ્રચાર છે, તેથી ભૌતિક જથ્થાઓ કે જે ઓસિલેશન (આવર્તન, અવધિ, કંપનવિસ્તાર) ને લાક્ષણિકતા આપે છે તે પણ તરંગને લાક્ષણિકતા આપે છે. તેથી, ચાલો 7 મા ધોરણની સામગ્રીને યાદ કરીએ:

	સ્પંદનોને દર્શાવતી ભૌતિક માત્રા
	ઓસિલેશન આવર્તન ν	ઓસિલેશન પીરિયડ ટી	ઓસિલેશન કંપનવિસ્તાર A
વ્યાખ્યાયિત કરો	એકમ સમય દીઠ ઓસિલેશનની સંખ્યા	એક ઓસિલેશનનો સમય	એક બિંદુ તેની સંતુલન સ્થિતિથી વિચલિત થાય તે મહત્તમ અંતર
નક્કી કરવા માટેની ફોર્મ્યુલા
નક્કી કરવા માટેની ફોર્મ્યુલા	N એ સમય અંતરાલ t દીઠ ઓસિલેશનની સંખ્યા છે
SI એકમ		સેકન્ડ (ઓ)

ધ્યાન આપો! જ્યારે યાંત્રિક તરંગનો પ્રચાર થાય છે, ત્યારે માધ્યમના તમામ ભાગો કે જેમાં તરંગ પ્રસરે છે તે સમાન આવર્તન (ν) સાથે વાઇબ્રેટ થાય છે, જે તરંગ સ્ત્રોતની ઓસિલેશન આવર્તન સમાન હોય છે, તેથી સમયગાળો

માધ્યમના તમામ બિંદુઓ માટે સ્પંદનો (T) પણ સમાન છે, કારણ કે

પરંતુ તરંગ સ્ત્રોતથી અંતર સાથે ઓસિલેશનનું કંપનવિસ્તાર ધીમે ધીમે ઘટતું જાય છે.

તરંગોના પ્રસારની લંબાઈ અને ઝડપ શોધો

દોરડા સાથે તરંગના પ્રચાર વિશે વિચારો. દોરડાના અંતને એક સંપૂર્ણ ઓસિલેશન કરવા દો, એટલે કે, તરંગ પ્રસારનો સમય એક અવધિ (t = T) જેટલો છે. આ સમય દરમિયાન, તરંગ ચોક્કસ અંતર λ (ફિગ. 17.8, a) પર ફેલાય છે. આ અંતરને તરંગલંબાઈ કહેવામાં આવે છે.

તરંગલંબાઇ λ એ અંતર છે કે જેના પર તરંગ T સમયગાળાના સમાન સમયમાં ફેલાય છે:

જ્યાં v એ તરંગ પ્રચારની ગતિ છે. તરંગલંબાઇનું SI એકમ મીટર છે:

તે નોંધવું સહેલું છે કે દોરડાના બિંદુઓ એકબીજાથી સમાન તરંગલંબાઇના અંતરે સ્થિત છે - તેઓ સમાન ઓસિલેશન તબક્કો ધરાવે છે (ફિગ. 17.8, b, c). ઉદાહરણ તરીકે, દોરડાના પોઈન્ટ A અને B એક સાથે ઉપર જાય છે, એક સાથે તરંગની ટોચ પર પહોંચે છે, પછી એક સાથે નીચે ખસવાનું શરૂ કરે છે, વગેરે.

ચોખા. 17.8. તરંગલંબાઇ તે અંતર જેટલી છે જે તરંગ એક ઓસિલેશન દરમિયાન પ્રવાસ કરે છે (આ બે નજીકના ક્રેસ્ટ અથવા બે નજીકના ચાટ વચ્ચેનું અંતર પણ છે)

સૂત્ર λ = vT નો ઉપયોગ કરીને, તમે પ્રચારની ઝડપ નક્કી કરી શકો છો

અમે તરંગ પ્રસારની લંબાઈ, આવર્તન અને ઝડપ વચ્ચેના સંબંધ માટે એક સૂત્ર મેળવીએ છીએ - તરંગ સૂત્ર:

જો તરંગ એક માધ્યમથી બીજા માધ્યમમાં જાય છે, તો તેના પ્રસારની ગતિ બદલાય છે, પરંતુ આવર્તન યથાવત રહે છે, કારણ કે આવર્તન તરંગના સ્ત્રોત દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે. આમ, ફોર્મ્યુલા v = λν મુજબ, જ્યારે તરંગ એક માધ્યમથી બીજા માધ્યમમાં જાય છે, ત્યારે તરંગલંબાઇ બદલાય છે.

વેવ ફોર્મ્યુલા

સમસ્યાઓ હલ કરવાનું શીખવું

કાર્ય. એક ત્રાંસી તરંગ દોરી સાથે 3 m/s ની ઝડપે ફેલાય છે. ફિગ માં. આકૃતિ 1 અમુક સમયે કોર્ડની સ્થિતિ અને તરંગોના પ્રસારની દિશા દર્શાવે છે. ધારી રહ્યા છીએ કે કોષની બાજુ 15 સેમી છે, નક્કી કરો:

1) કંપનવિસ્તાર, અવધિ, આવર્તન અને તરંગલંબાઇ;

શારીરિક સમસ્યાનું વિશ્લેષણ, ઉકેલ

તરંગ ત્રાંસી હોય છે, તેથી કોર્ડના બિંદુઓ તરંગના પ્રસારની દિશામાં કાટખૂણે ઓસીલેટ થાય છે (કેટલીક સંતુલન સ્થિતિની તુલનામાં તેઓ ઉપર અને નીચે શિફ્ટ થાય છે).

1) ફિગમાંથી. 1 આપણે જોઈએ છીએ કે સંતુલન સ્થિતિ (A તરંગનું કંપનવિસ્તાર) માંથી મહત્તમ વિચલન 2 કોષો જેટલું છે. આનો અર્થ A = 2 15 cm = 30 cm.

ક્રેસ્ટ અને ચાટ વચ્ચેનું અંતર અનુક્રમે 60 સેમી (4 કોષો) છે, બે નજીકના ક્રેસ્ટ (તરંગલંબાઇ) વચ્ચેનું અંતર બમણું છે. આનો અર્થ છે λ = 2 60 cm = 120 cm = 1.2 m.

અમે તરંગ સૂત્રનો ઉપયોગ કરીને તરંગની આવર્તન ν અને પીરિયડ T શોધીએ છીએ:

2) કોર્ડના બિંદુઓની હિલચાલની દિશા શોધવા માટે, અમે એક વધારાનું બાંધકામ કરીશું. ટૂંકા સમય અંતરાલ Δt પર તરંગને થોડું અંતર ખસેડવા દો. કારણ કે તરંગ જમણી તરફ જાય છે, અને સમય જતાં તેનો આકાર બદલાતો નથી, કોર્ડના બિંદુઓ ફિગમાં બતાવેલ સ્થિતિ લેશે. 2 ડોટેડ લાઇન.

તરંગ ત્રાંસી છે, એટલે કે, કોર્ડના બિંદુઓ તરંગના પ્રસારની દિશામાં લંબરૂપ રીતે ખસે છે. ફિગમાંથી. 2 આપણે જોઈએ છીએ કે સમય અંતરાલ પછી બિંદુ K Δt તેની પ્રારંભિક સ્થિતિ કરતા નીચો હશે, તેથી, તેની હિલચાલની ગતિ નીચે તરફ નિર્દેશિત થાય છે; બિંદુ B ઊંચો જશે, તેથી, તેની ચળવળની ગતિ ઉપર તરફ નિર્દેશિત કરવામાં આવે છે; બિંદુ C નીચું જશે, તેથી, તેની ચળવળની ગતિ નીચે તરફ નિર્દેશિત થાય છે.

જવાબ: A = 30 સેમી; ટી = 0.4 સે; ν = 2.5 Hz; λ = 1.2 મીટર; K અને C - નીચે, B - ઉપર.

ચાલો તેનો સરવાળો કરીએ

સ્થિતિસ્થાપક માધ્યમમાં સ્પંદનોના પ્રસારને યાંત્રિક તરંગ કહેવામાં આવે છે. એક યાંત્રિક તરંગ કે જેમાં માધ્યમના ભાગો તરંગના પ્રસારની દિશામાં લંબરૂપ કંપન કરે છે તેને ત્રાંસી કહેવામાં આવે છે; એક તરંગ જેમાં તરંગના પ્રસારની દિશા સાથે માધ્યમના ભાગો ઓસીલેટ થાય છે તેને રેખાંશ કહેવામાં આવે છે.

તરંગ અવકાશમાં તરત જ પ્રસરણ કરતું નથી, પરંતુ ચોક્કસ ઝડપે. જ્યારે તરંગ પ્રસરે છે, ત્યારે દ્રવ્યને સ્થાનાંતરિત કર્યા વિના ઊર્જા સ્થાનાંતરિત થાય છે. અંતર કે જેના પર તરંગ એક સમયગાળાની સમાન સમયગાળામાં ફેલાય છે તેને તરંગલંબાઇ કહેવામાં આવે છે - આ બે નજીકના બિંદુઓ વચ્ચેનું અંતર છે જે સિંક્રનસ રીતે ઓસીલેટ થાય છે (સમાન ઓસિલેશન તબક્કો ધરાવે છે). તરંગ પ્રસારની લંબાઈ λ, આવર્તન ν અને ઝડપ v તરંગ સૂત્ર દ્વારા સંબંધિત છે: v = λν.

સુરક્ષા પ્રશ્નો

1. યાંત્રિક તરંગ વ્યાખ્યાયિત કરો. 2. યાંત્રિક તરંગની રચના અને પ્રસારની પદ્ધતિનું વર્ણન કરો. 3. તરંગ ગતિના મુખ્ય ગુણધર્મોને નામ આપો. 4. કયા તરંગોને રેખાંશ કહેવામાં આવે છે? ટ્રાન્સવર્સ? તેઓ કયા વાતાવરણમાં ફેલાય છે? 5. તરંગલંબાઇ શું છે? તે કેવી રીતે વ્યાખ્યાયિત થયેલ છે? 6. તરંગોના પ્રસારની લંબાઈ, આવર્તન અને ઝડપ કેવી રીતે સંબંધિત છે?

વ્યાયામ નંબર 17

1. ફિગમાં દરેક તરંગની લંબાઈ નક્કી કરો. 1.

2. સમુદ્રમાં, તરંગલંબાઇ 270 મીટર સુધી પહોંચે છે, અને તેની અવધિ 13.5 સે છે. આવા તરંગના પ્રસારની ઝડપ નક્કી કરો.

3. શું તરંગના પ્રસારની ગતિ અને જે માધ્યમમાં તરંગ પ્રસરે છે તેના બિંદુઓની ગતિની ગતિ એકસરખી હોય છે?

4. શૂન્યાવકાશમાં યાંત્રિક તરંગો કેમ પ્રસરી શકતા નથી?

5. ભૂસ્તરશાસ્ત્રીઓ દ્વારા ઉત્પાદિત વિસ્ફોટના પરિણામે, પૃથ્વીના પોપડામાં 4.5 કિમી/સેકન્ડની ઝડપે એક તરંગ પ્રસરી ગયો. પૃથ્વીના ઊંડા સ્તરોમાંથી પ્રતિબિંબિત, વિસ્ફોટ પછી 20 સેકંડ પછી પૃથ્વીની સપાટી પર તરંગ નોંધવામાં આવ્યું હતું. ખડક કેટલી ઊંડાઈએ આવે છે, જેની ઘનતા પૃથ્વીના પોપડાની ઘનતાથી તીવ્ર રીતે અલગ પડે છે?

6. ફિગમાં. આકૃતિ 2 બે દોરડા બતાવે છે જેની સાથે ત્રાંસી તરંગ પ્રસરે છે. દરેક દોરડું તેના એક બિંદુના કંપનની દિશા દર્શાવે છે. તરંગોના પ્રસારની દિશાઓ નક્કી કરો.

7. ફિગમાં. આકૃતિ 3 બે કોર્ડની સ્થિતિ દર્શાવે છે જેની સાથે તરંગ પ્રસારિત થાય છે, અને દરેક તરંગના પ્રસારની દિશા બતાવવામાં આવે છે. દરેક કેસ a અને b માટે, નક્કી કરો: 1) કંપનવિસ્તાર, અવધિ, તરંગલંબાઇ; 2) આપેલ ક્ષણે કોર્ડના A, B અને C બિંદુઓ જે દિશામાં આગળ વધી રહ્યા છે; 3) કોર્ડનો કોઈપણ બિંદુ 30 સેકન્ડમાં બનાવે છે તે ઓસિલેશનની સંખ્યા. ધારો કે કોષની બાજુ 20 સે.મી.

8. દરિયા કિનારે ઊભેલા એક માણસે નક્કી કર્યું કે પડોશી તરંગો વચ્ચેનું અંતર 15 મીટર છે વધુમાં, તેણે ગણતરી કરી કે 75 સેકન્ડમાં 16 તરંગો કિનારે પહોંચે છે. તરંગોના પ્રસારની ઝડપ નક્કી કરો.

આ પાઠ્યપુસ્તક સામગ્રી છે

તરંગના અસ્તિત્વ માટે, કંપનનો સ્ત્રોત અને ભૌતિક માધ્યમ અથવા ક્ષેત્ર જેમાં આ તરંગ પ્રસરે છે તે જરૂરી છે. તરંગો વિવિધ પ્રકૃતિમાં આવે છે, પરંતુ તેઓ સમાન પેટર્નને અનુસરે છે.

ભૌતિક સ્વભાવથી ભેદ પાડવો:

વિક્ષેપના અભિગમ દ્વારા ભેદ પાડવો:

રેખાંશ તરંગો -

પ્રસારની દિશામાં કણોનું વિસ્થાપન થાય છે;

કમ્પ્રેશન દરમિયાન માધ્યમમાં સ્થિતિસ્થાપક બળ હોવું જરૂરી છે;

કોઈપણ વાતાવરણમાં ફેલાઈ શકે છે.

ઉદાહરણો:ધ્વનિ તરંગો

ત્રાંસી તરંગો -

પ્રસારની દિશામાં કણોનું વિસ્થાપન થાય છે;

માત્ર સ્થિતિસ્થાપક માધ્યમોમાં ફેલાય છે;

માધ્યમમાં સ્થિતિસ્થાપક શીયર ફોર્સ હોવું જરૂરી છે;

માત્ર નક્કર માધ્યમોમાં (અને બે માધ્યમોની સીમા પર) ફેલાય છે.

ઉદાહરણો:એક શબ્દમાળામાં સ્થિતિસ્થાપક તરંગો, પાણી પર તરંગો

સમય પર અવલંબનની પ્રકૃતિ દ્વારા ભેદ પાડવો:

સ્થિતિસ્થાપક તરંગો - યાંત્રિક વળતર (વિકૃતિઓ) એક સ્થિતિસ્થાપક માધ્યમમાં ફેલાવો. સ્થિતિસ્થાપક તરંગ કહેવાય છે હાર્મોનિક(sinusoidal) જો માધ્યમના અનુરૂપ ઓસિલેશન હાર્મોનિક હોય.

ચાલી રહેલા મોજા - તરંગો જે અવકાશમાં ઊર્જાનું પરિવહન કરે છે.

તરંગ સપાટીના આકાર અનુસાર : સમતલ, ગોળાકાર, નળાકાર તરંગ.

મોજું આગળ- બિંદુઓનું ભૌમિતિક સ્થાન કે જ્યાં સ્પંદનો સમયસર આપેલ બિંદુએ પહોંચ્યા છે.

તરંગ સપાટી- સમાન તબક્કામાં ઓસીલેટીંગ પોઈન્ટનું ભૌમિતિક સ્થાન.

તરંગ લાક્ષણિકતાઓ

તરંગલંબાઇ λ - અંતર કે જેના પર તરંગ ઓસિલેશનના સમયગાળાના સમાન સમયમાં ફેલાય છે

તરંગ એ કંપનવિસ્તાર - તરંગમાં કણોના ઓસિલેશનનું કંપનવિસ્તાર

તરંગની ઝડપ વી - માધ્યમમાં વિક્ષેપના પ્રસારની ગતિ

વેવ પીરિયડ ટી - ઓસિલેશનનો સમયગાળો

વેવ આવર્તન ν - સમયગાળાની પારસ્પરિક

મુસાફરી તરંગ સમીકરણ

ટ્રાવેલિંગ તરંગના પ્રસાર દરમિયાન, માધ્યમની વિક્ષેપ અવકાશમાં આગળના બિંદુઓ સુધી પહોંચે છે, જ્યારે તરંગ ઊર્જા અને વેગને સ્થાનાંતરિત કરે છે, પરંતુ દ્રવ્યને સ્થાનાંતરિત કરતું નથી (માધ્યમના કણો અવકાશમાં સમાન સ્થાને ઓસીલેટ કરવાનું ચાલુ રાખે છે).

જ્યાં v -ઝડપ , φ 0 - પ્રારંભિક તબક્કો , ω – ચક્રીય આવર્તન , એ- કંપનવિસ્તાર

યાંત્રિક તરંગોના ગુણધર્મો

1. તરંગ પ્રતિબિંબ – કોઈપણ મૂળના યાંત્રિક તરંગો બે માધ્યમો વચ્ચેના ઇન્ટરફેસમાંથી પ્રતિબિંબિત થવાની ક્ષમતા ધરાવે છે. જો કોઈ માધ્યમમાં પ્રસરી રહેલા યાંત્રિક તરંગને તેના માર્ગમાં કોઈ અવરોધ આવે છે, તો તે તેના વર્તનની પ્રકૃતિને નાટકીય રીતે બદલી શકે છે. ઉદાહરણ તરીકે, વિવિધ યાંત્રિક ગુણધર્મોવાળા બે માધ્યમો વચ્ચેના ઇન્ટરફેસ પર, તરંગ આંશિક રીતે પ્રતિબિંબિત થાય છે અને આંશિક રીતે બીજા માધ્યમમાં પ્રવેશ કરે છે.

2. વેવ રીફ્રેક્શન – જ્યારે યાંત્રિક તરંગો પ્રચાર કરે છે, ત્યારે વ્યક્તિ વક્રીભવનની ઘટનાને પણ અવલોકન કરી શકે છે: એક માધ્યમથી બીજા માધ્યમમાં પસાર થતી વખતે યાંત્રિક તરંગોના પ્રસારની દિશામાં ફેરફાર.

3. તરંગ વિવર્તન – રેખીય પ્રચારમાંથી તરંગોનું વિચલન, એટલે કે, અવરોધોની આસપાસ તેમનું વળાંક.

4. વેવ દખલગીરી – બે તરંગોનો ઉમેરો. અવકાશમાં જ્યાં અનેક તરંગો પ્રસરે છે, તેમની દખલગીરી ઓસિલેશન કંપનવિસ્તારના લઘુત્તમ અને મહત્તમ મૂલ્યો ધરાવતા પ્રદેશોના ઉદભવ તરફ દોરી જાય છે.

યાંત્રિક તરંગોનું દખલ અને વિવર્તન.

રબર બેન્ડ અથવા સ્ટ્રિંગ સાથે મુસાફરી કરતી તરંગ નિશ્ચિત છેડાથી પ્રતિબિંબિત થાય છે; આ કિસ્સામાં, એક તરંગ વિરુદ્ધ દિશામાં મુસાફરી કરતી દેખાય છે.

જ્યારે તરંગો ઓવરલેપ થાય છે, ત્યારે હસ્તક્ષેપ થઈ શકે છે. દખલગીરીની ઘટના ત્યારે થાય છે જ્યારે સુસંગત તરંગો સુપરઇમ્પોઝ કરવામાં આવે છે.

સુસંગત કહેવાય છેમોજા, સમાન ફ્રીક્વન્સીઝ, સતત તબક્કામાં તફાવત, અને ઓસિલેશન સમાન પ્લેનમાં થાય છે.

દખલગીરી સુસંગત તરંગોના સુપરપોઝિશનના પરિણામે માધ્યમના વિવિધ બિંદુઓ પર પરસ્પર એમ્પ્લીફિકેશન અને ઓસિલેશનના નબળા પડવાની સમય-સતત ઘટના છે.

તરંગોની સુપરપોઝિશનનું પરિણામ એ તબક્કાઓ પર આધાર રાખે છે કે જેમાં ઓસિલેશન એકબીજા પર સુપરઇમ્પોઝ કરવામાં આવે છે.

જો A અને B સ્ત્રોતોમાંથી તરંગો સમાન તબક્કાઓમાં બિંદુ C પર આવે છે, તો પછી ઓસિલેશન વધશે; જો - વિરોધી તબક્કામાં, તો પછી ઓસિલેશનમાં નબળાઈ જોવા મળે છે. પરિણામે, અવકાશમાં ઉન્નત અને નબળા ઓસિલેશનના વૈકલ્પિક વિસ્તારોની સ્થિર પેટર્ન રચાય છે.

મહત્તમ અને લઘુત્તમ શરતો

જો બિંદુ A અને B ની ઓસિલેશન તબક્કામાં હોય અને સમાન કંપનવિસ્તાર હોય, તો તે સ્પષ્ટ છે કે બિંદુ C પર પરિણામી વિસ્થાપન બે તરંગોના માર્ગમાં તફાવત પર આધારિત છે.

મહત્તમ શરતો

જો આ તરંગોના માર્ગમાં તફાવત તરંગોની પૂર્ણાંક સંખ્યા (એટલે કે, અર્ધ-તરંગોની સમાન સંખ્યા) જેટલો હોય. Δd = kλ , ક્યાં k= 0, 1, 2, ..., પછી આ તરંગોના ઓવરલેપના બિંદુએ મહત્તમ દખલગીરી રચાય છે.

મહત્તમ સ્થિતિ :

A = 2x 0.

ન્યૂનતમ સ્થિતિ

જો આ તરંગોના માર્ગમાં તફાવત અર્ધ-તરંગોની વિચિત્ર સંખ્યા જેટલો હોય, તો તેનો અર્થ એ છે કે બિંદુ A અને B માંથી તરંગો એન્ટિફેઝમાં બિંદુ C પર આવશે અને એકબીજાને રદ કરશે.

ન્યૂનતમ શરત:

પરિણામી ઓસિલેશનનું કંપનવિસ્તાર A = 0.

જો Δd અર્ધ-તરંગોની પૂર્ણાંક સંખ્યાની બરાબર નથી, તો 0< А < 2х 0 .

તરંગ વિવર્તન.

અવરોધોની આસપાસ રેક્ટીલીનિયર પ્રચાર અને તરંગોથી વિચલનની ઘટના કહેવામાં આવે છેવિવર્તન

તરંગલંબાઇ (λ) અને અવરોધના કદ (L) વચ્ચેનો સંબંધ તરંગનું વર્તન નક્કી કરે છે. જો ઘટના તરંગની લંબાઈ અવરોધના કદ કરતા વધારે હોય તો વિવર્તન સૌથી વધુ ઉચ્ચારવામાં આવે છે. પ્રયોગો દર્શાવે છે કે વિવર્તન હંમેશા અસ્તિત્વમાં છે, પરંતુ સ્થિતિ હેઠળ ધ્યાનપાત્ર બને છે ડી<<λ , જ્યાં d એ અવરોધનું કદ છે.

વિવર્તન એ કોઈપણ પ્રકૃતિના તરંગોની સામાન્ય મિલકત છે, જે હંમેશા થાય છે, પરંતુ તેના અવલોકન માટેની શરતો અલગ છે.

પાણીની સપાટી પરની એક તરંગ પર્યાપ્ત મોટા અવરોધ તરફ પ્રચાર કરે છે, જેની પાછળ પડછાયો રચાય છે, એટલે કે. કોઈ તરંગ પ્રક્રિયા જોવા મળતી નથી. બંદરોમાં બ્રેકવોટર બનાવતી વખતે આ ગુણધર્મનો ઉપયોગ થાય છે. જો અવરોધનું કદ તરંગલંબાઇ સાથે તુલનાત્મક હોય, તો અવરોધની પાછળ તરંગો જોવામાં આવશે. તેની પાછળ, તરંગ પ્રચાર કરે છે જાણે કોઈ અવરોધ ન હોય, એટલે કે. તરંગ વિવર્તન અવલોકન કરવામાં આવે છે.

વિવર્તન અભિવ્યક્તિઓનાં ઉદાહરણો . ઘરના ખૂણાની આસપાસ મોટેથી વાતચીતની શ્રવણતા, જંગલમાં અવાજો, પાણીની સપાટી પર મોજાં.

સ્થાયી તરંગો

સ્થાયી તરંગો જો તેમની સમાન આવર્તન અને કંપનવિસ્તાર હોય તો પ્રત્યક્ષ અને પ્રતિબિંબિત તરંગ ઉમેરીને રચાય છે.

બંને છેડે નિશ્ચિત સ્ટ્રિંગમાં, જટિલ સ્પંદનો ઉદ્ભવે છે, જેને સુપરપોઝિશનના પરિણામ તરીકે ગણી શકાય ( સુપરપોઝિશન) બે તરંગો વિરુદ્ધ દિશામાં પ્રસરે છે અને છેડે પ્રતિબિંબ અને પુનઃપ્રતિબિંબનો અનુભવ કરે છે. બંને છેડે જોડાયેલ તારોના સ્પંદનો તમામ તારવાળા સંગીતનાં સાધનોના અવાજો બનાવે છે. એક ખૂબ જ સમાન ઘટના અંગ પાઈપો સહિત પવન સાધનોના અવાજ સાથે થાય છે.

શબ્દમાળા સ્પંદનો. બંને છેડે નિશ્ચિત તાણવાળી સ્ટ્રિંગમાં, જ્યારે ટ્રાંસવર્સ સ્પંદનો ઉત્તેજિત થાય છે, ઉભા મોજા , અને ગાંઠો તે સ્થાનો પર સ્થિત હોવા જોઈએ જ્યાં સ્ટ્રિંગ જોડાયેલ છે. તેથી, શબ્દમાળામાં તેઓ સાથે ઉત્સાહિત છે નોંધપાત્ર તીવ્રતા માત્ર આવા સ્પંદનો, જેની તરંગલંબાઇનો અડધો ભાગ શબ્દમાળાની લંબાઈ સાથે પૂર્ણાંક સંખ્યાને બંધબેસે છે.

આ સ્થિતિ સૂચવે છે

તરંગલંબાઇ ફ્રીક્વન્સીઝને અનુરૂપ છે

n = 1, 2, 3...ફ્રીક્વન્સીઝ વિn કહેવાય છે કુદરતી આવર્તન તાર

ફ્રીક્વન્સીઝ સાથે હાર્મોનિક સ્પંદનો વિn કહેવાય છે કુદરતી અથવા સામાન્ય સ્પંદનો . તેમને હાર્મોનિક્સ પણ કહેવામાં આવે છે. સામાન્ય રીતે, તારનું સ્પંદન એ વિવિધ હાર્મોનિક્સની સુપરપોઝિશન છે.

સ્થાયી તરંગ સમીકરણ :

બિંદુઓ પર જ્યાં કોઓર્ડિનેટ્સ સ્થિતિને સંતોષે છે (n= 1, 2, 3, ...), કુલ કંપનવિસ્તાર મહત્તમ મૂલ્યની બરાબર છે - આ છે એન્ટિનોડ્સ સ્થાયી તરંગ. એન્ટિનોડ કોઓર્ડિનેટ્સ :

પોઈન્ટ પર જેના કોઓર્ડિનેટ્સ સ્થિતિને સંતોષે છે (n= 0, 1, 2,…), ઓસિલેશનનું કુલ કંપનવિસ્તાર શૂન્ય છે – આ ગાંઠોસ્થાયી તરંગ. નોડ કોઓર્ડિનેટ્સ:

સ્થાયી તરંગોની રચના મુસાફરી અને પ્રતિબિંબિત તરંગોના દખલ દરમિયાન જોવા મળે છે. સીમા પર જ્યાં તરંગ પ્રતિબિંબિત થાય છે, એક એન્ટિનોડ પ્રાપ્ત થાય છે જો તે માધ્યમ જેમાંથી પ્રતિબિંબ થાય છે તે ઓછી ગાઢ હોય (a), અને નોડ - જો તે વધુ ગાઢ હોય (b).

જો આપણે ધ્યાનમાં લઈએ મુસાફરી તરંગ , પછી તેના પ્રસારની દિશામાં ઊર્જા ટ્રાન્સફરઓસીલેટરી ચળવળ. કિસ્સામાં સમાન ઊર્જા ટ્રાન્સફરની કોઈ સ્થિર તરંગ નથી , કારણ કે સમાન કંપનવિસ્તારની ઘટના અને પ્રતિબિંબિત તરંગો સમાન ઊર્જા વિરુદ્ધ દિશામાં વહન કરે છે.

સ્થાયી તરંગો ઉદભવે છે, ઉદાહરણ તરીકે, જ્યારે ત્રાંસી સ્પંદનો તેમાં ઉત્તેજિત થાય છે ત્યારે બંને છેડે નિશ્ચિત તણાવયુક્ત તાર. તદુપરાંત, ફાસ્ટનિંગના સ્થળોએ સ્થાયી તરંગના ગાંઠો છે.

જો સ્થાયી તરંગ હવાના સ્તંભમાં સ્થાપિત થાય છે જે એક છેડે ખુલ્લું હોય છે (ધ્વનિ તરંગ), તો પછી ખુલ્લા છેડે એન્ટિનોડ રચાય છે, અને વિરુદ્ધ છેડે નોડ રચાય છે.

યાંત્રિકતરંગભૌતિકશાસ્ત્રમાં, આ વિક્ષેપના પ્રસારની ઘટના છે, જે અમુક સ્થિતિસ્થાપક માધ્યમમાં દ્રવ્યનું પરિવહન કર્યા વિના એક બિંદુથી બીજા બિંદુ સુધી ઓસીલેટીંગ બોડીની ઊર્જાના ટ્રાન્સફર સાથે છે.

એક માધ્યમ જેમાં પરમાણુઓ (પ્રવાહી, વાયુ અથવા ઘન) વચ્ચે સ્થિતિસ્થાપક ક્રિયાપ્રતિક્રિયા હોય છે તે યાંત્રિક વિક્ષેપની ઘટના માટે પૂર્વશરત છે. તે ત્યારે જ શક્ય બને છે જ્યારે પદાર્થના પરમાણુઓ એકબીજા સાથે અથડાય છે, ઊર્જા સ્થાનાંતરિત કરે છે. આવા વિક્ષેપનું એક ઉદાહરણ ધ્વનિ (એકોસ્ટિક તરંગ) છે. ધ્વનિ હવા, પાણી અથવા ઘન પદાર્થમાં મુસાફરી કરી શકે છે, પરંતુ શૂન્યાવકાશમાં નહીં.

યાંત્રિક તરંગ બનાવવા માટે, કેટલીક પ્રારંભિક ઉર્જા જરૂરી છે, જે માધ્યમને તેની સંતુલન સ્થિતિમાંથી બહાર લાવશે. આ ઊર્જા પછી તરંગ દ્વારા પ્રસારિત કરવામાં આવશે. ઉદાહરણ તરીકે, પાણીની થોડી માત્રામાં ફેંકવામાં આવેલો પથ્થર સપાટી પર તરંગ બનાવે છે. જોરથી ચીસો એકોસ્ટિક તરંગ બનાવે છે.

યાંત્રિક તરંગોના મુખ્ય પ્રકારો:

અવાજ;
પાણીની સપાટી પર;
ધરતીકંપ;
સિસ્મિક મોજા.

યાંત્રિક તરંગોમાં તમામ ઓસીલેટરી હિલચાલની જેમ શિખરો અને ખીણો હોય છે. તેમની મુખ્ય લાક્ષણિકતાઓ છે:

આવર્તન. આ પ્રતિ સેકન્ડમાં થતા સ્પંદનોની સંખ્યા છે. SI એકમો: [ν] = [Hz] = [s -1 ].
તરંગલંબાઇ. અડીને આવેલા શિખરો અથવા ખીણો વચ્ચેનું અંતર. [λ] = [m].
કંપનવિસ્તાર. સંતુલન સ્થિતિથી માધ્યમમાં બિંદુનું સૌથી મોટું વિચલન. [X મહત્તમ] = [m].
ઝડપ. આ એક તરંગ એક સેકન્ડમાં પસાર કરે છે તે અંતર છે. [V] = [m/s].

તરંગલંબાઇ

તરંગલંબાઇ એ એકબીજાની સૌથી નજીકના બિંદુઓ વચ્ચેનું અંતર છે જે સમાન તબક્કાઓમાં ઓસીલેટ થાય છે.

તરંગો અવકાશમાં ફેલાય છે. તેમના પ્રસારની દિશા કહેવામાં આવે છે બીમઅને તરંગ સપાટી પર લંબરૂપ રેખા દ્વારા નિયુક્ત કરવામાં આવે છે. અને તેમની ગતિ સૂત્ર દ્વારા ગણવામાં આવે છે:

તરંગની સપાટીની સીમા, માધ્યમના તે ભાગને અલગ કરે છે જેમાં ઓસિલેશન પહેલેથી જ થઈ રહ્યું છે, તે માધ્યમના તે ભાગથી કે જેમાં ઓસિલેશન હજી શરૂ થયું નથી - તરંગઆગળ.

રેખાંશ અને ત્રાંસી તરંગો

તરંગોના યાંત્રિક પ્રકારનું વર્ગીકરણ કરવાની એક રીત એ છે કે તેના પ્રસારની દિશાના સંબંધમાં તરંગમાં માધ્યમના વ્યક્તિગત કણોની હિલચાલની દિશા નક્કી કરવી.

તરંગોમાં કણોની હિલચાલની દિશા પર આધાર રાખીને, ત્યાં છે:

ટ્રાન્સવર્સમોજાઆ પ્રકારના તરંગમાં માધ્યમના કણો તરંગ બીમના જમણા ખૂણા પર વાઇબ્રેટ થાય છે. તળાવ પરની લહેરો અથવા ગિટારની વાઇબ્રેટિંગ તાર ત્રાંસી તરંગોનું પ્રતિનિધિત્વ કરવામાં મદદ કરી શકે છે. આ પ્રકારનું સ્પંદન પ્રવાહી અથવા વાયુ માધ્યમમાં પ્રચાર કરી શકતું નથી, કારણ કે આ માધ્યમોના કણો અસ્તવ્યસ્ત રીતે આગળ વધે છે અને તરંગના પ્રસારની દિશામાં તેમની હિલચાલને કાટખૂણે ગોઠવવી અશક્ય છે. ટ્રાંસવર્સ તરંગો રેખાંશ તરંગો કરતાં ઘણી ધીમી ગતિ કરે છે.
રેખાંશમોજામાધ્યમના કણો એ જ દિશામાં ઓસીલેટ થાય છે જેમાં તરંગ પ્રસરે છે. આ પ્રકારના કેટલાક તરંગોને કમ્પ્રેશન અથવા કમ્પ્રેશન તરંગો કહેવામાં આવે છે. સ્પ્રિંગના લોન્ગીટ્યુડિનલ ઓસિલેશન્સ - સામયિક સંકોચન અને વિસ્તરણ - આવા તરંગોનું સારું વિઝ્યુલાઇઝેશન પ્રદાન કરે છે. રેખાંશ તરંગો સૌથી ઝડપી યાંત્રિક તરંગો છે. હવામાં ધ્વનિ તરંગો, સુનામી અને અલ્ટ્રાસાઉન્ડ રેખાંશ છે. આમાં ભૂગર્ભ અને પાણીમાં પ્રચાર કરતા ચોક્કસ પ્રકારના સિસ્મિક તરંગોનો સમાવેશ થાય છે.

પાણીમાં પથ્થર ફેંકીને તમે કલ્પના કરી શકો છો કે યાંત્રિક તરંગો શું છે. તેના પર દેખાતા વર્તુળો અને વૈકલ્પિક મંદી અને શિખરો યાંત્રિક તરંગોનું ઉદાહરણ છે. તેમનો સાર શું છે? યાંત્રિક તરંગો એ સ્થિતિસ્થાપક માધ્યમોમાં સ્પંદનોના પ્રસારની પ્રક્રિયા છે.

પ્રવાહી સપાટી પર તરંગો

પ્રવાહી કણો પર આંતરપરમાણુ ક્રિયાપ્રતિક્રિયા દળો અને ગુરુત્વાકર્ષણના પ્રભાવને કારણે આવા યાંત્રિક તરંગો અસ્તિત્વમાં છે. લોકો લાંબા સમયથી આ ઘટનાનો અભ્યાસ કરી રહ્યા છે. સૌથી વધુ નોંધપાત્ર છે સમુદ્ર અને દરિયાઈ મોજા. જેમ જેમ પવનની ગતિ વધે છે તેમ તેમ તેઓ બદલાય છે અને તેમની ઊંચાઈ વધે છે. તરંગોનો આકાર પણ વધુ જટિલ બને છે. સમુદ્રમાં તેઓ ભયાનક પ્રમાણમાં પહોંચી શકે છે. બળના સૌથી સ્પષ્ટ ઉદાહરણોમાંનું એક સુનામી છે જે તેના માર્ગમાંની દરેક વસ્તુને દૂર કરી દે છે.

સમુદ્ર અને સમુદ્રના તરંગોની ઊર્જા

કિનારા સુધી પહોંચતા, ઊંડાણમાં તીવ્ર ફેરફાર સાથે દરિયાઈ મોજા વધે છે. તેઓ કેટલીકવાર કેટલાક મીટરની ઊંચાઈ સુધી પહોંચે છે. આવી ક્ષણોમાં, પાણીનો વિશાળ જથ્થો દરિયાકાંઠાના અવરોધોમાં સ્થાનાંતરિત થાય છે, જે તેના પ્રભાવ હેઠળ ઝડપથી નાશ પામે છે. સર્ફની તાકાત ક્યારેક પ્રચંડ સ્તરે પહોંચે છે.

સ્થિતિસ્થાપક તરંગો

મિકેનિક્સમાં, તેઓ માત્ર પ્રવાહીની સપાટી પરના સ્પંદનો જ નહીં, પણ કહેવાતા સ્થિતિસ્થાપક તરંગોનો પણ અભ્યાસ કરે છે. આ વિક્ષેપો છે જે તેમનામાં સ્થિતિસ્થાપક દળોના પ્રભાવ હેઠળ વિવિધ માધ્યમોમાં પ્રચાર કરે છે. આવી વિક્ષેપ સંતુલન સ્થિતિમાંથી આપેલ માધ્યમના કણોના કોઈપણ વિચલનને દર્શાવે છે. સ્થિતિસ્થાપક તરંગોનું સ્પષ્ટ ઉદાહરણ કોઈ વસ્તુના એક છેડે જોડાયેલ લાંબી દોરડું અથવા રબરની નળી છે. જો તમે તેને ચુસ્તપણે ખેંચો છો, અને પછી તીક્ષ્ણ બાજુની હિલચાલ સાથે બીજા (અસુરક્ષિત) છેડે ખલેલ ઊભી કરો છો, તો તમે જોઈ શકો છો કે તે કેવી રીતે દોરડાની સમગ્ર લંબાઈ સાથે ટેકા તરફ "દોડે છે" અને પાછળ પ્રતિબિંબિત થાય છે.

પ્રારંભિક ખલેલ માધ્યમમાં તરંગના દેખાવ તરફ દોરી જાય છે. તે કેટલાક વિદેશી શરીરની ક્રિયાને કારણે થાય છે, જેને ભૌતિકશાસ્ત્રમાં તરંગ સ્ત્રોત કહેવામાં આવે છે. તે દોરડું ઝૂલતી વ્યક્તિનો હાથ અથવા પાણીમાં ફેંકવામાં આવેલ કાંકરા હોઈ શકે છે. કિસ્સામાં જ્યારે સ્ત્રોત ક્રિયા ટૂંકા ગાળાની હોય, ત્યારે એક જ તરંગ ઘણીવાર માધ્યમમાં દેખાય છે. જ્યારે "વિક્ષેપ કરનાર" લાંબા તરંગો બનાવે છે, ત્યારે તે એક પછી એક દેખાવા લાગે છે.

યાંત્રિક તરંગોની ઘટના માટેની શરતો

આ પ્રકારનું ઓસિલેશન હંમેશા થતું નથી. તેમના દેખાવ માટેની આવશ્યક સ્થિતિ એ દળોના પર્યાવરણના વિક્ષેપની ક્ષણે દેખાવ છે જે તેને અટકાવે છે, ખાસ કરીને, સ્થિતિસ્થાપકતા. જ્યારે તેઓ એકબીજાથી દૂર જાય છે ત્યારે તેઓ પડોશી કણોને એકબીજાની નજીક લાવવાનું વલણ ધરાવે છે, અને જ્યારે તેઓ એકબીજાની નજીક આવે છે ત્યારે તેમને એકબીજાથી દૂર ધકેલી દે છે. સ્થિતિસ્થાપક દળો, વિક્ષેપના સ્ત્રોતથી દૂર રહેલા કણો પર કાર્ય કરે છે, તેમને સંતુલનથી બહાર ફેંકવાનું શરૂ કરે છે. સમય જતાં, માધ્યમના તમામ કણો એક ઓસીલેટરી ચળવળમાં સામેલ થાય છે. આવા ઓસિલેશનનો પ્રચાર એક તરંગ છે.

સ્થિતિસ્થાપક માધ્યમમાં યાંત્રિક તરંગો

સ્થિતિસ્થાપક તરંગમાં, એકસાથે 2 પ્રકારની ગતિ હોય છે: કણોનું ઓસિલેશન અને વિક્ષેપનો પ્રસાર. યાંત્રિક તરંગને રેખાંશ કહેવામાં આવે છે, જેના કણો તેના પ્રસારની દિશા સાથે ઓસીલેટ થાય છે. ત્રાંસી તરંગ એ એક તરંગ છે જેના માધ્યમના કણો તેના પ્રસારની દિશામાં ફરે છે.

યાંત્રિક તરંગોના ગુણધર્મો

રેખાંશ તરંગમાં વિક્ષેપ દુર્લભતા અને સંકોચનનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે, અને ત્રાંસી તરંગમાં તેઓ અન્યની તુલનામાં માધ્યમના કેટલાક સ્તરોની પાળી (વિસ્થાપન) દર્શાવે છે. સંકુચિત વિરૂપતા સ્થિતિસ્થાપક દળોના દેખાવ સાથે છે. આ કિસ્સામાં, તે માત્ર ઘન પદાર્થોમાં સ્થિતિસ્થાપક દળોના દેખાવ સાથે સંકળાયેલું છે. વાયુયુક્ત અને પ્રવાહી માધ્યમોમાં, આ માધ્યમોના સ્તરોનું શિફ્ટ ઉલ્લેખિત બળના દેખાવ સાથે નથી. તેમના ગુણધર્મોને લીધે, રેખાંશ તરંગો કોઈપણ માધ્યમોમાં પ્રચાર કરી શકે છે, જ્યારે ટ્રાંસવર્સ તરંગો માત્ર નક્કર માધ્યમોમાં પ્રચાર કરી શકે છે.

પ્રવાહીની સપાટી પર તરંગોની વિશેષતાઓ

પ્રવાહીની સપાટી પરના તરંગો ન તો રેખાંશ હોય છે કે ન તો ત્રાંસી હોય છે. તેમની પાસે વધુ જટિલ, કહેવાતા રેખાંશ-ટ્રાન્સવર્સ પાત્ર છે. આ કિસ્સામાં, પ્રવાહી કણો વર્તુળમાં અથવા વિસ્તરેલ અંડાકાર સાથે આગળ વધે છે. પ્રવાહીની સપાટી પરના કણો, અને ખાસ કરીને મોટા સ્પંદનો સાથે, તરંગના પ્રસારની દિશામાં તેમની ધીમી પરંતુ સતત હિલચાલ સાથે હોય છે. તે પાણીમાં યાંત્રિક તરંગોના આ ગુણધર્મો છે જે કિનારા પર વિવિધ સીફૂડના દેખાવનું કારણ બને છે.

યાંત્રિક તરંગ આવર્તન

જો તેના કણોનું સ્પંદન સ્થિતિસ્થાપક માધ્યમ (પ્રવાહી, ઘન, વાયુયુક્ત) માં ઉત્તેજિત થાય છે, તો તેમની વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાને કારણે તે u ઝડપે પ્રચાર કરશે. તેથી, જો કોઈ વાયુ અથવા પ્રવાહી માધ્યમમાં ઓસીલેટીંગ બોડી હોય, તો તેની ગતિ તેની બાજુના તમામ કણોમાં પ્રસારિત થવાનું શરૂ થશે. તેઓ આગળના લોકોને પ્રક્રિયામાં સામેલ કરશે અને તેથી વધુ. આ કિસ્સામાં, માધ્યમના એકદમ બધા બિંદુઓ સમાન આવર્તન પર ઓસીલેટ થવાનું શરૂ કરશે, ઓસીલેટીંગ બોડીની આવર્તન સમાન. આ તરંગની આવર્તન છે. બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, આ જથ્થાને માધ્યમમાં બિંદુઓ તરીકે દર્શાવી શકાય છે જ્યાં તરંગ પ્રસારિત થાય છે.

આ પ્રક્રિયા કેવી રીતે થાય છે તે તરત જ સ્પષ્ટ થઈ શકતું નથી. યાંત્રિક તરંગો તેના સ્ત્રોતથી માધ્યમની પરિઘમાં કંપન ગતિની ઊર્જાના ટ્રાન્સફર સાથે સંકળાયેલા છે. આ પ્રક્રિયા દરમિયાન, કહેવાતા સામયિક વિકૃતિઓ ઊભી થાય છે, એક તરંગ દ્વારા એક બિંદુથી બીજા સ્થાને સ્થાનાંતરિત થાય છે. આ કિસ્સામાં, માધ્યમના કણો પોતે તરંગ સાથે આગળ વધતા નથી. તેઓ તેમની સંતુલન સ્થિતિની નજીક ઓસીલેટ કરે છે. તેથી જ યાંત્રિક તરંગનો પ્રચાર એક જગ્યાએથી બીજી જગ્યાએ પદાર્થના સ્થાનાંતરણ સાથે થતો નથી. યાંત્રિક તરંગોની વિવિધ આવર્તન હોય છે. તેથી, તેઓને શ્રેણીમાં વિભાજિત કરવામાં આવ્યા હતા અને એક વિશેષ સ્કેલ બનાવવામાં આવ્યો હતો. આવર્તન હર્ટ્ઝ (હર્ટ્ઝ) માં માપવામાં આવે છે.

મૂળભૂત સૂત્રો

યાંત્રિક તરંગો, જેના માટે ગણતરીના સૂત્રો એકદમ સરળ છે, તે અભ્યાસ માટે એક રસપ્રદ પદાર્થ છે. તરંગની ગતિ (υ) એ તેની આગળની ગતિની ગતિ છે (તમામ બિંદુઓનું ભૌમિતિક સ્થાન કે જ્યાં આપેલ ક્ષણે માધ્યમનું કંપન પહોંચ્યું છે):

જ્યાં ρ એ માધ્યમની ઘનતા છે, G એ સ્થિતિસ્થાપક મોડ્યુલસ છે.

ગણતરી કરતી વખતે, તમારે માધ્યમમાં યાંત્રિક તરંગની ગતિને પ્રક્રિયામાં સામેલ માધ્યમના કણોની ગતિ સાથે ગૂંચવવી જોઈએ નહીં તેથી, ઉદાહરણ તરીકે, હવામાં ધ્વનિ તરંગ સરેરાશ કંપન ગતિ સાથે ફેલાય છે તેના પરમાણુઓ 10 m/s છે, જ્યારે સામાન્ય સ્થિતિમાં ધ્વનિ તરંગની ઝડપ 330 m/s છે.

વેવ ફ્રન્ટના વિવિધ પ્રકારો છે, જેમાંથી સૌથી સરળ છે:

ગોળાકાર - વાયુયુક્ત અથવા પ્રવાહી માધ્યમમાં સ્પંદનોને કારણે થાય છે. તરંગનું કંપનવિસ્તાર સ્ત્રોતથી અંતરના વર્ગના વ્યસ્ત પ્રમાણમાં ઘટે છે.

ફ્લેટ - એક પ્લેન છે જે તરંગોના પ્રસારની દિશામાં લંબ છે. તે થાય છે, ઉદાહરણ તરીકે, બંધ પિસ્ટન સિલિન્ડરમાં જ્યારે તે ઓસીલેટરી હલનચલન કરે છે. પ્લેન તરંગ લગભગ સતત કંપનવિસ્તાર દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે. વિક્ષેપના સ્ત્રોતથી અંતર સાથે તેનો થોડો ઘટાડો વાયુ અથવા પ્રવાહી માધ્યમની સ્નિગ્ધતાની ડિગ્રી સાથે સંકળાયેલ છે.

તરંગલંબાઇ

માધ્યમના કણોના ઓસિલેશનના સમયગાળાની બરાબર હોય તેવા સમયમાં તેનો આગળનો ભાગ ખસેડવામાં આવશે તે અંતરનો અર્થ છે:

λ = υT = υ/v = 2πυ/ ω,

જ્યાં T એ ઓસિલેશનનો સમયગાળો છે, υ એ તરંગની ગતિ છે, ω એ ચક્રીય આવર્તન છે, ν એ માધ્યમમાં બિંદુઓના ઓસિલેશનની આવર્તન છે.

યાંત્રિક તરંગના પ્રસારની ઝડપ સંપૂર્ણપણે માધ્યમના ગુણધર્મો પર આધારિત હોવાથી, તેની લંબાઈ λ એક માધ્યમથી બીજા માધ્યમમાં સંક્રમણ દરમિયાન બદલાય છે. આ કિસ્સામાં, ઓસિલેશન આવર્તન ν હંમેશા સમાન રહે છે. યાંત્રિક અને સમાન રીતે તેમના પ્રચાર દરમિયાન, ઊર્જા સ્થાનાંતરિત થાય છે, પરંતુ પદાર્થનું પરિવહન થતું નથી.