Fale dźwiękowe i powierzchnie falowe

1.Fala mechaniczna

Zaburzenie rozchodzące się w ośrodku sprężystym, które przenosi energię bez trwałego transportu materii. Cząsteczki ośrodka jedynie drgają wokół położeń równowagi.

2.Fala dźwiękowa

Fala mechaniczna powstająca wskutek drgań źródła dźwięku. W powietrzu rozchodzi się jako fala podłużna, czyli przez zagęszczenia i rozrzedzenia ośrodka.

3.Ośrodek sprężysty

Substancja, w której może rozchodzić się fala mechaniczna, ponieważ jej cząsteczki oddziałują ze sobą i po zaburzeniu wracają do położenia równowagi.

4.Fala podłużna

Fala, w której drgania cząsteczek ośrodka odbywają się równolegle do kierunku rozchodzenia się fali. Tak właśnie rozchodzi się dźwięk w powietrzu.

5.Fala poprzeczna

Fala, w której drgania ośrodka są prostopadłe do kierunku rozchodzenia się fali. Taki typ występuje np. na napiętej linie, ale nie opisuje dźwięku w powietrzu.

6.Powierzchnia falowa

Zbiór punktów ośrodka, do których zaburzenie dotarło w tej samej chwili i które drgają w tej samej fazie. Ułatwia opisywanie kierunku rozchodzenia się fali.

7.Promień fali

Linia prostopadła do powierzchni falowej, pokazująca kierunek rozchodzenia się fali i przepływu energii.

8.Powierzchnia falowa kulista

Powstaje wtedy, gdy źródło punktowe wysyła falę jednakowo we wszystkich kierunkach w jednorodnym ośrodku. Kolejne powierzchnie mają kształt kul.

9.Powierzchnia falowa płaska

Jest przybliżeniem powierzchni falowej bardzo daleko od źródła lub dla fali biegnącej w jednym kierunku. Kolejne powierzchnie falowe są wtedy równoległymi płaszczyznami.

10.Częstotliwość

Liczba drgań wykonanych w czasie jednej sekundy. Jednostką jest herc: $1\,\mathrm{Hz}$. Większa częstotliwość dźwięku oznacza wyższy ton.

11.Okres

Czas jednego pełnego drgania. Oznacza się go literą $T$ i jest odwrotnością częstotliwości: $T=\frac{1}{f}$.

12.Długość fali

Odległość między dwoma najbliższymi punktami drgającymi w tej samej fazie, np. między dwoma kolejnymi zagęszczeniami. Oznacza się ją symbolem $\lambda$.

13.Prędkość rozchodzenia się dźwięku

Szybkość, z jaką zaburzenie akustyczne przemieszcza się w ośrodku. Zależy od właściwości ośrodka, a nie od głośności dźwięku.

14.Zależność $v=\lambda f$

Prędkość fali jest równa iloczynowi długości fali i częstotliwości. Dla danego ośrodka wzrost częstotliwości powoduje odpowiedni spadek długości fali.

15.Próżnia

Obszar pozbawiony materii. Fale dźwiękowe nie mogą się w niej rozchodzić, ponieważ nie ma cząsteczek, które mogłyby przekazywać drgania.

16.Natężenie dźwięku

Wielkość związana z ilością energii przenoszonej przez falę w jednostce czasu przez jednostkową powierzchnię. Większe natężenie odbieramy zwykle jako głośniejszy dźwięk.