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海浪和障碍

作者:Ron Kurtus

当波遇到障碍物时,一部分波被材料表面反射,一部分通过材料传播,另一部分被吸收。

对于被传播的那部分波,如果在材料中波的速度不同,它的角度就会改变。这叫做折射。此外,由于衍射效应,击中障碍物边缘的那部分波被弯曲了。这些波对障碍物的反应发生在声波、光波、水波和其他类型的波运动中。

你可能会问的问题包括:

本节课将回答这些问题。有用的工具:单位转换



有用的工具:单位转换

波反射物体

当波击中物体时,部分甚至全部的波会被材料表面反射。例如,你看到的物体是某个光源反射或从物体表面反射的结果。同样,回声是距离你一定距离的墙上反射的声音。

波在光滑的平面上反射

波在光滑的平面上反射

光滑的平面会反射波而不会改变其形状,而不规则或粗糙的物体会散射波。

波进入物体

有些波能在击中物体时不被反射。它被传送进甚至穿过物体。在传输过程中,一些波能可以被材料吸收。

传输

当波击中物体时,部分波能可能穿过另一种材料,这取决于材料的波长和特性。

例如,由于声音在空气中是一种振动,它也会通过在大多数其他材料中引起相同类型的振动来传递。来自另一个房间的音乐的一些声音会穿过一堵墙。低频音符通常比高频音符更容易通过墙壁材料。

无线电和电视的电磁波穿过你房子的墙壁到达设备的天线。光可以穿过一些材料,如玻璃,但在许多其他材料中不能透射。

物质的速度变化

在另一种材料中,波的速度通常不同于原来的速度。

声音在密度较大的物质中传播得更快。声音在水中比在空气中传播得快。另一方面,在密度较大的物质中,光速较慢。光在玻璃中的速度比在空气中的慢。

折射

当波以一定角度穿过材料时,它的方向就改变了。你可以看到当光以一定角度穿过水的时候。这种现象叫做折射。

在水中折射的光波

在水中折射的光波

吸收

有些材料比其他材料吸收能力强。吸声材料反射的声音很少,传播的声音就更少了。大部分声能被材料吸收了。

同样,有些材料吸收光波的能力比其他材料强。不透光的暗物质是吸收光能的最佳材料。例如,当光线照射在有色玻璃上时,一部分被反射,一部分穿过玻璃,另一部分被有色材料吸收。

波浪遇到边缘

当一个波遇到一个物体的边缘时,你会认为一些波会径直向前,而被阻挡的部分会被反射或吸收。但是在物体的边缘,波开始绕着边缘。波的这种有趣的特征叫做衍射。

沿边缘绕射的波

沿边缘绕射的波

你可以在湖泊或海洋防波堤上看到这种情况,水波倾向于在防波堤边缘弯曲。虽然不多,但很明显。你可以在一个平静的池子里掀起波浪,用障碍物打断一半的波浪来证明这一点。你可以很容易地看到波浪在障碍物边缘轻微弯曲。

衍射是你在角落里能听到声音的原因之一,尽管反射在其中也起着重要作用。

总结

当波遇到障碍物时,一部分波可能会通过材料传播,一部分被反射,一部分波能可能被材料吸收。当波遇到障碍物的边缘时,波通常会发生衍射,并在材料的边缘周围轻微弯曲。


乘着成功的浪潮,不要被障碍阻挡。


资源及参考资料

罗恩·库图斯的证书

网站

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