Вопрос об волнах

Сообщение №29051 от Vlad 04 декабря 2003 г. 12:45
Тема: Вопрос об волнах

Имеются две волны, двигающиеся навстречу друг другу (т.е. угол между векторами распрстранения - 180 градусов). Волны строго когерентны, т.е. имеют ту же частоту и конфигурацию (продольность), и ориентированны в пространстве так, чтобы в момент встречи строго совпадать по фазе (1), или строго не совпадать по фазе (2).

При наложении волн двигающихся в одном направлении, наблюдается интерференция, и усиление волны при совпадении фаз и гашение волн при противоположных фазах.

Вопрос: при гашении волн (2) во время встречи, будет ли волна распространяться далее? Т.е., будут ли волны наблюдаться после встречи?

Согласно правил интерференции, будут, но хотелось бы узнать почему. Ведь есть метод гашения взрывной волны встречным взрывом, который работает, т.е. все-таки, волну можно погасить другой волной?

Хотелось бы прояснить этот вопрос для разных типов волн, в частности, электромагнитных и звуковых.


Отклики на это сообщение:

> Имеются две волны, двигающиеся навстречу друг другу (т.е. угол между векторами распрстранения - 180 градусов). Волны строго когерентны, т.е. имеют ту же частоту и конфигурацию (продольность), и ориентированны в пространстве так, чтобы в момент встречи строго совпадать по фазе (1), или строго не совпадать по фазе (2).

> При наложении волн двигающихся в одном направлении, наблюдается интерференция, и усиление волны при совпадении фаз и гашение волн при противоположных фазах.

> Вопрос: при гашении волн (2) во время встречи, будет ли волна распространяться далее? Т.е., будут ли волны наблюдаться после встречи?

> Согласно правил интерференции, будут, но хотелось бы узнать почему. Ведь есть метод гашения взрывной волны встречным взрывом, который работает, т.е. все-таки, волну можно погасить другой волной?

Если вы говорите о том, что волны строго когерентны, то имеете в виду, вероятно, бесконечно протяженные "гармонические" волны. В таком случае гашение волн будет происходить во всем пространстве, и волна распространяться далее не будет. Отмечу, что излучатель в этом случае тоже ничего не излучает, т.к. он будет "работать" вхолостую.


> Если вы говорите о том, что волны строго когерентны, то имеете в виду, вероятно, бесконечно протяженные "гармонические" волны. В таком случае гашение волн будет происходить во всем пространстве, и волна распространяться далее не будет. Отмечу, что излучатель в этом случае тоже ничего не излучает, т.к. он будет "работать" вхолостую.

Значит, позади излучателя волны не будет?

А если взять не излучатель, а отражение волны?

Т.е., пусть имеем два излучателя когерентных поляризованных волн. Излучатели направленны на отражатели (зеркала) под углом 45 градусов. Отражатель таков, что часть волн отражается, часть проходит, коэффициент прохождения - 45%, отражения - 45%. Волны с обоих отражателей "сталкиваются" в противофазе (45% всех волн). Если волны гасятся, то с противоположной стороны отражателя после такого "столкновения", не должно бы быть ничего.

Конечно, строгой противофазы добиться очень трудно, потому ожидается что волны после "столкновения" все-таки будут. Но если они действительно гасятся, то результат (энергия волн) должен быть < 0.452. Действительно ли это так?

Если надо, нарисую рисунок.


> > Если вы говорите о том, что волны строго когерентны, то имеете в виду, вероятно, бесконечно протяженные "гармонические" волны. В таком случае гашение волн будет происходить во всем пространстве, и волна распространяться далее не будет. Отмечу, что излучатель в этом случае тоже ничего не излучает, т.к. он будет "работать" вхолостую.

> Значит, позади излучателя волны не будет?

> А если взять не излучатель, а отражение волны?

> Т.е., пусть имеем два излучателя когерентных поляризованных волн. Излучатели направленны на отражатели (зеркала) под углом 45 градусов. Отражатель таков, что часть волн отражается, часть проходит, коэффициент прохождения - 45%, отражения - 45%. Волны с обоих отражателей "сталкиваются" в противофазе (45% всех волн). Если волны гасятся, то с противоположной стороны отражателя после такого "столкновения", не должно бы быть ничего.

> Конечно, строгой противофазы добиться очень трудно, потому ожидается что волны после "столкновения" все-таки будут. Но если они действительно гасятся, то результат (энергия волн) должен быть < 0.452. Действительно ли это так?

Что-то у вас 45 - волшебное число:)
Насколько я представляю картинку, то между отражателями отраженные волны гасятся, а падающие и проходящие - нет. Балланс энергии должен соблюдаться.


> > Т.е., пусть имеем два излучателя когерентных поляризованных волн. Излучатели направленны на отражатели (зеркала) под углом 45 градусов. Отражатель таков, что часть волн отражается, часть проходит, коэффициент прохождения - 45%, отражения - 45%. Волны с обоих отражателей "сталкиваются" в противофазе (45% всех волн). Если волны гасятся, то с противоположной стороны отражателя после такого "столкновения", не должно бы быть ничего.

> > Конечно, строгой противофазы добиться очень трудно, потому ожидается что волны после "столкновения" все-таки будут. Но если они действительно гасятся, то результат (энергия волн) должен быть < 0.452. Действительно ли это так?

> Что-то у вас 45 - волшебное число:)

Абсолютных отражателей для света нету. Часть волн проходит, часть отражается, часть поглощается. Потому взял соотношение как 0.45 + 0.45 + 0.10

> Насколько я представляю картинку, то между отражателями отраженные волны гасятся, а падающие и проходящие - нет. Балланс энергии должен соблюдаться.


Вот картинка:


|<- 0 или 0.452? (A)
|
источник 1 ==>------/--->45% отражатель 1
|
|<-гашение
|
отражатель 2 45%<--/---------- <== источник 2
|
|<- 0 или 0.452? (B)

Вопрос:
В местах (A) и (B), волны будут существовать? Если да, то будут ли поток волн, одидаемый после прохождения материала отражателей два раза, равен 0.452 от исходного потока, или он будет меньше из-за гашения волн между отражателями (1) и (2)?


> Вот картинка:

>


> |<- 0 или 0.452? (A)
> |
> источник 1 ==>------/--->45% отражатель 1
> |
> |<-гашение
> |
> отражатель 2 45%<--/---------- <== источник 2
> |
> |<- 0 или 0.452? (B)
>
>

> Вопрос:
> В местах (A) и (B), волны будут существовать? Если да, то будут ли поток волн, ожидаемый после прохождения материала отражателей два раза, равен 0.452 от исходного потока, или он будет меньше из-за гашения волн между отражателями (1) и (2)?

Странно. Рассмотрим отдельно источник 1. Судя по расположению отражателя 1, он отражает часть луча вверх, часть поглощает, а часть пропускает вправо. О каком "преломлении" луча вниз вообще может идти речь? Аналогично - не понятно "преломление" луча вверх от источника 2.


Вот исправленная схема:

|<- 0 или 0.452? (A)
|
источник 1 ==>------\--->45% отражатель 1
|
|<-гашение
|
отражатель 2 45%<--\---------- <== источник 2
|
|<- 0 или 0.452? (B)



> Вот исправленная схема:
>

> |<- 0 или 0.452? (A)
> |
> источник 1 ==>------\--->45% отражатель 1
> |
> |<-гашение
> |
> отражатель 2 45%<--\---------- <== источник 2
> |
> |<- 0 или 0.452? (B)
>
>

Тогда нужно ставить вопрос не "0 или 0.452?", а "0 или 0.22?"
Ответ: "0", причем, как видно из рисунка, источники ослабляют друг друга за счет взаимодействия с двукратно отраженными волнами (колебания в противофазе с источниками).


> > Вот исправленная схема:
> >

> > |<- 0 или 0.452? (A)
> > |
> > источник 1 ==>------\--->45% отражатель 1
> > |
> > |<-гашение
> > |
> > отражатель 2 45%<--\---------- <== источник 2
> > |
> > |<- 0 или 0.452? (B)
> >
> >

> Тогда нужно ставить вопрос не "0 или 0.452?", а "0 или 0.22?"
> Ответ: "0", причем, как видно из рисунка, источники ослабляют друг друга за счет взаимодействия с двукратно отраженными волнами (колебания в противофазе с источниками).

Т.е., ослабятся только те волны источников, которые прошли полный путь от одного источника к другому, это понятно. А что будет с волнами, попавшими в область гашения, но не дошедшими до первого источника вследствие неполного отражения?

Иными словами, предполагается гашение волн на всем пути. Возможно ли "расщепить" угасшие волны частично отражаемым отражателем?


В лучшем случае будет стоячая волна.
Если Вы в какой-то момент времени добьетесь гашения электрического поля, то магнитное при этом сложится.


> В лучшем случае будет стоячая волна.
> Если Вы в какой-то момент времени добьетесь гашения электрического поля, то магнитное при этом сложится.

Как это повлияет на анализ потоков энергии? Напомню, что автора вопроса интересует именно энергетическое распределение. Из учебного пособия, основанного на лекциях по курсу общей физике в Московском Государственном Техническом Университете им. Н. Э. Баумана:

"Особенностью стоячей электромагнитной волны является обращение в нуль плотности потока энергии, определяемой вектором Пойнтинга, в узлах и пучностях электромагнитных полей. Кроме этого, используя определение среднего значения вектора Пойнтинга по формуле (1.31) , получаем, что его среднее значение в стоячей электромагнитной волне равно нулю. По этой причине можно полагать, что энергия в стоячей электромагнитной волне не переносится через её узлы."

Итак, если в какой-то области и возникает стоячая электромагнитная волна, то, с точки зрения переноса энергии, эта область является совершенно "пассивной".



> > В лучшем случае будет стоячая волна.
> > Если Вы в какой-то момент времени добьетесь гашения электрического поля, то магнитное при этом сложится.

> Как это повлияет на анализ потоков энергии? Напомню, что автора вопроса интересует именно энергетическое распределение.

Странно. В вопросе Vlada даже слово "энергия" отсутствует.

> Из учебного пособия, основанного на лекциях по курсу общей физике в Московском Государственном Техническом Университете им. Н. Э. Баумана:

> "Особенностью стоячей электромагнитной волны является обращение в нуль плотности потока энергии, определяемой вектором Пойнтинга, в узлах и пучностях электромагнитных полей. Кроме этого, используя определение среднего значения вектора Пойнтинга по формуле (1.31) , получаем, что его среднее значение в стоячей электромагнитной волне равно нулю. По этой причине можно полагать, что энергия в стоячей электромагнитной волне не переносится через её узлы."

Последняя фраза вызывает сомнения. В электромагнитной волне нет узлов. Узлы электрической и магнитной составляющей не совпадают, а смещены на 1/4 длины волны.

> Итак, если в какой-то области и возникает стоячая электромагнитная волна, то, с точки зрения переноса энергии, эта область является совершенно "пассивной".

В каком-то смысле - да, в масштабах больше длины волны.



> В лучшем случае будет стоячая волна.
> Если Вы в какой-то момент времени добьетесь гашения электрического поля, то магнитное при этом сложится.

Если электрическое поле погасилось, то как возникает магнитное? По-Вашему получается, что такая стоячая волна будет состоять из переменного магнитного поля без существования электрического?


> > В лучшем случае будет стоячая волна.
> > Если Вы в какой-то момент времени добьетесь гашения электрического поля, то магнитное при этом сложится.

> Если электрическое поле погасилось, то как возникает магнитное? По-Вашему получается, что такая стоячая волна будет состоять из переменного магнитного поля без существования электрического?

Обратите внимание на фразу - "в какой-то момент времени". Когда электрическое поле погаснет, магнитное как раз будет в максимуме.


> > > В лучшем случае будет стоячая волна.
> > > Если Вы в какой-то момент времени добьетесь гашения электрического поля, то магнитное при этом сложится.

> > Если электрическое поле погасилось, то как возникает магнитное? По-Вашему получается, что такая стоячая волна будет состоять из переменного магнитного поля без существования электрического?

> Обратите внимание на фразу - "в какой-то момент времени". Когда электрическое поле погаснет, магнитное как раз будет в максимуме.

Это я понял.
Непонятно что потом.
Ведь волна должна бы двигаться, т.к. магнитного поля в вакууме без сопутствующего его ПЕРЕМЕННОГО электрического не существует. В нашем случае электрическое поле равно нулю, т.е. не является переменным. И не является на переменным на всем отрезке между отражателями. Как при этом может существовать магнитно поле? Магниты в пример не приводить - это не является "голым" существованием магнитного поля ввакууме.


Физика в анимациях - Купить диск - Тесты по физике - Графики on-line

Реклама:
Rambler's Top100