3 Aallot Flashcards
Värähdysliike
on toistuvaa jaksollista liikettä
Aaltolähde
siirtää energiaa väliaineen aaltoihin
Mekaaninen aaltoliike
tarvitsee edetäkseen väliaineen. Itse aine ei etene
Sähkömagneettinen aaltoliike etenee
sekä väliaineessa että tyhjiössä
Sähkömagneettinen aaltoliike syntyy
kun elektroni tai jokin muu varattu hiukkanen värähtelee
Poikittainen mekaaninen aaltoliike
voi edetä vain kiinteissä aineissa
Pitkittäinen mekaaninen aaltoliike
voi edetä kiinteän aineen lisäksi myös nesteiden sisällä ja kaasuissa
Amplitudi A
on aallon suurin poikkeama tasapainoasemasta
Aallonpituus λ
on muun muassa aallon vierekkäisten harjojen välinen etäisyys
Jaksonaika T
on aika, jonka kuluessa aaltoliike etenee aallonpituuden mittaisen matkan
Taajuus f
on jaksonajan käänteisarvo f = 1 / T
Aaltoliikkeen perusyhtälö
v = fλ
Aaltolähde määrää aaltoliikkeen
taajuuden
Väliaine määrää aallon
nopeuden
Aallonpituus määräytyy
aaltoliikkeen taajuuden ja nopeuden perusteella
Valo ja sähkömagneettinen aaltoliike yleensä
on poikittaista aaltoliikettä
Ilmassa ääni on
pitkittäistä aaltoliikettä
Amplitudi määrää
valon tai äänen voimakkuuden
Värähdysliike
on liikettä jossa värähtelijän etäisyys tasapainoasemasta vaihtelee jaksollisesti
Taajuus ilmoittaa
kuinka monta värähdystä tapahtuu tietyssä ajassa
Jousivakio k
kuvaa jousen jäykkyyttä
Harmoninen voima
Voima F̅ on harmoninen, jos sen suuruus on suoraan verrannollinen poikkeamaan tasapainoasemasta ja se suuntautuu kohti tasapainoasemaa
Harmoninen voima F̅
F̅ = -kx
Harmoninen värähdysliike
aiheutuu harmonisesta voimasta, joka on värähtelijän tasapainoasemaan palauttava voima
Harmoninen värähtelijä värähtelee
amplitudista riippumatta samalla taajuudella
Jousen harmonisen värähtelyn jaksonaika
T = 2π√(m/k)
Heilurin harmonisen liikkeen jaksonaika
T = 2π√(l/g)
Vaihe
on jaksollisessa ilmiössä säännöllisesti toistuva liiketila, jonka määräävät värähtelijän paikka ja liikkeen suunta
Aineen rakenneosien kytkeytymistä toisiinsa havainnollistetaan
kytketyillä heilureilla
Ominaisvärähtely
vapaasti värähtelevä kappale värähtelee ominaistaajuudella
Resonanssi aiheutuu
ulkoisesta voimasta
Jos jaksollisesti muuttuva ulkoinen voima vaikuttaa kappaleeseen sen ominaistaajuudella,
kappale alkaa värähdellä ja värähtelyn amplitudi kasvaa jakso jaksolta
Kappale joutuu resonanssiin energialähteen kanssa,
kun siihen syötetään energiaa taajuudella, joka on jokin kappaleen ominaistaajuuksista
Kaksi värähtelijää voi olla
resonanssissa
Aaltojen etenemissuunta muuttuu
rajapinnassa
Aaltoliikeen etenemissuunta muuttuu kahden aineen rajapinnassa, jos
aaltojen nopeus muuttuu
Aaltorintama ja säde
säde ilmaisee aaltoliikkeen etenemissuunnan ja on kohtisuorassa aaltorintamaan nähden
Veden pinta-aallot muodostavat
aaltorintamia
Heijastumislaki
Aaltoliikkeen heijastuskulma β on yhtä suuri kuin tulokulma α
Heijastumislaki pätee
kaikissa aaltoliikkeissä
Tulevan säteen ja heijastavan pinnan normaalin välistä kulmaa sanotaan aaltojen
tulokulmaksi α
Heijastuvan säteen ja pinnan normaalin välinen kulma on
heijastuskulma β
Jos aaltoliikkeen etenemisnopeus pienenee aaltojen mennessä rajapinnan yli,
aaltoliike taittuu normaaliin päin
Taittumislaki
sin α₁ / sin α₂ = v₁ / v₂ = λ₁ / λ₂ = n₁₂
Aineen taitekerroin
n_A = c₀ / c_A
c₀ on valon nopeus tyhjiössä
c_A on valon nopeus väliaineessa A
Aineen kykyä taittaa valoa sanotaan aineen
optiseksi tiheydeksi
Kahdesta aineesta optisesti tiheämpää on se,
jolla on suurempi taitekerroin
Optisesti tiheämmässä aineessa valo etenee
hitaammin kuin optisesti harvemmassa
Rajapinnan taitesuhde
n₁₂ = n₂ / n₁
Valon taittumislaki eli Snellin laki
n₁sinα₁ = n₂sinα₂
Yhdensuuntaissiirtymä
syntyy, kun vinosti tasapaksuun lasilevyyn osuva valonsäde taittuu ensimmäisessä rajapinnassa normaaliin päin ja toisessa rajapinnassa normaalista poispäin
Prismaksi kutsutaan
kiilan muotoista läpinäkyvää lasi- tai muovikappaletta
Kun valonsäde kulkee prisman läpi,
säde taittuu kummassakin rajapinnassa taittumislain mukaisesti
Prisman taittava kulma on
taittavien sivujen välinen kulma
Prismaan tulevan ja prismasta poistuvan säteen välinen kulma on
kokonaispoikkeama δ
Aineen A taitekerroin on
valon tyhjiönopeuden ja valon nopeuden väliaineessa A suhde: n_A = c₀ / c_A
Kahdesta aineesta sitä, jossa aaltoliikkeen nopeus on suurempi, sanotaan
aalto-opillisesti (valolle optisesti) harmemmaksi aineeksi
Kokonaisheijastus
voi tapahtua vain, jos aaltoliike tulee riittävän suuressa kulmassa aalto-opillisesti tiheämmästä aineesta aalto-opillisesti harvempaan aineeseen
Kokonaisheijastumisessa aaltoliike
ei pääse taittumaan toiseen aineeseen vaan heijastuu
Kokonaisheijastuksen rajakulma
sinα_r = v₁ / v₂
Valon kulkusuunta voidaan muuttaa
kokonaisheijastavan prisman avulla
Optisessa kuidussa
valo etenee kokonaisheijastuen vaipan ja ytimen rajapinnasta
Geometrisen optiikan peruslait
- Valon suoraviivainen kulku
- heijastumislaki
- taittumislaki
Linssin pintojen kaarevuuskeskipisteiden kautta kulkevaa suoraa kutsutaan
pääakseliksi
Kuperaa linssiä kutsutaan
kokoavaksi
Koveraa linssiä kutsutaan
hajottavaksi