Download Report

1.4 Aaaltoliikkeiden yhteisvaikutus
•Aaltoliikkeiden yhteisvaikutusta kutsutaan interferenssiksi
•Superpositioperiaate: Kohtaavissa aalloissa
•Samansuuntaiset poikkeamat vahvistavat toisiaan
•Vastakkaissuuntaiset poikkeamat vaimentavat toisiaan.
•Diffraktio tarkoittaa aaltorintaman taipumista esteen kohdalla->
• Huygensin periaate: Jokainen aaltorintaman piste toimii
uuden palloaallon lähteenä.
•Diffraktiota on havainnollistettu abitreenit-sivujen videossa
http://oppiminen.yle.fi/abitreenit/fysiikka/aallot-fy3
1.5. Aaltoilmiöitä
• Pulssin käyttäytyminen aineiden rajapinnassa:
• Tiheämmästä(kiinteämmästä) aineesta
heijastuessa aallon pulssi muuttuu
vastakkaiseksi (vaihesiirto)
• Harvemmasta aineesta heijastuvassa pulssissa
vaihe ei muut (ei vaihesiirtoa)
Heijastumis-ja taittumislaki
• Aaltoliikkeen kohdatessa rajapinnan aina osa aalloista heijastuu ja
osa siirtyy rajapinnan yli taittuen.
• Aaltoliikkeen taajuus säilyy sen ylittäessä rajapinnan. Nopeus,
aallonpituus ja suunta muuttuvat.
• Heijastuslaki: Tulevan ja heijastuvan aaltoliikkeen tulokulma ja
heijastuskulma ovat yhtäsuuria.
1   2
• Taittumislaki:
sin 1 v1

sin  2 v2
– v1 ja v2 ovat aaltoliikkeen nopeudet eri väliaineissa
– Taite- ja tulokulmat lasketaan etenemissuunnan ja pinnan
normaalin välisenä kulmana.
Esimerkki. Veden aaltorintama tulee 60° kulmassa matalikon reunaan nähden.
Aalto tulee matalikolle nopeudella 2,7 m/s , joka pienene matalikolla
nopeuteen 1,2 m/s. Aallonpituus ennen rajapintaa on 3,2 m. Laske
a) Aaltoliikkeen taajuus
b) Aallonpituus matalikolla
c) taitekulma
v 2,7 m/s
f


 0,84375Hz  0,84Hz
Ratkaisu. a) v=f , josta

3,2m
b) Aallonpituus saadaan myös yhtälöstä v=f , koska taajuus pysyy samana.
Toinen tapa:
v1 1
v  1,2m/s  3,2m

 v1 2  v2 1   2  2 
 1,422...m  1,4m
v2  2
v1
2,7 m/s
c)
sin 1 v1

(ratkaistaan ensin sin  2 )
sin  2 v2
v1 sin  2  v2 sin 1  sin  2 
v2 sin 1 1,2m/s  sin 60

 0,384...,
v1
2,7 m/s
josta laskimella saadaan  2  22,6.... Taitekulma on n. 23
Käyttyminen rajapinnassa
Kahdesta eri aineesta
• Aine, jossa aaltoliike etenee nopeammin, on aalto-opillisesti harvempaa.
• Aine, jossa aaltoliike etenee hitaammin, on aaltoopillisesti tiheämpää
Päättelysääntö kulkusuunnasta
Aallon tullessa aalto-opillisesti harvemmasta aineesta tiheämpään:
• Aalto taittuu kohti pinnan normaalia. (nopeus pienenee, taitesuhde >1)
• 2< 1
Aallon tullessa aalto-opillisesti tiheämmästä aineesta harvempaann:
• Aalto taittuu poispäin pinnan normaalista. (nopeus kasvaa, taitesuhde <1)
• 2> 1  kokonaisheijastusmine mahdollista
Kokonaisheijastuminen
Jos aalto taittuu normaalista poispäin (eli kohti rajapintaa), aalto
voi taittua pinnan suuntaiseksi.
Tällöin aalto ei etene toiseen aineeseen
ja tapahtuu kokonaisheijastuminen
Rajatapauksessa taitekulma 2=90°
sin 1 v1

sin 90 v2
Kokonaisheijastuksen rajakulma
v1
sin  r 
v2
Kokonaisheijastus tapahtuu, kun 1> r