Fale mechaniczne a elektromagnetyczne
Fale mechaniczne i fale elektromagnetyczne to dwa rodzaje fal omawianych w fizyce. Fale mechaniczne to fale wywołane działaniami mechanicznymi, takimi jak wibracje. Fale elektromagnetyczne to fale tworzone przez oscylujące pola elektryczne i magnetyczne. Te dwa rodzaje fal są bardzo ważne w zrozumieniu dziedzin, takich jak elektromagnetyzm, fale i wibracje, optyka, akustyka i wiele innych. W tym artykule omówimy, czym są fale mechaniczne i elektromagnetyczne, ich definicje, zastosowania fal mechanicznych i elektromagnetycznych, podobieństwa między nimi i wreszcie różnicę między falami mechanicznymi a falami elektromagnetycznymi.
Fale elektromagnetyczne
Fale elektromagnetyczne, bardziej znane jako fale EM, zostały po raz pierwszy zaproponowane przez Jamesa Clerka Maxwella. Zostało to później potwierdzone przez Heinricha Hertza, który z powodzeniem wyprodukował pierwszą falę elektromagnetyczną. Maxwell wyprowadził kształt fali dla fal elektrycznych i magnetycznych i z powodzeniem przewidział prędkość tych fal. Ponieważ ta prędkość fali była równa wartości eksperymentalnej prędkości światła, Maxwell również zaproponował, że światło jest w rzeczywistości formą fal elektromagnetycznych.
Fale elektromagnetyczne mają zarówno pole elektryczne, jak i pole magnetyczne oscylujące prostopadle do siebie i prostopadle do kierunku propagacji fali. Wszystkie fale elektromagnetyczne mają tę samą prędkość w próżni. Częstotliwość fali elektromagnetycznej decydowała o energii w niej magazynowanej. Później za pomocą mechaniki kwantowej wykazano, że fale te są w rzeczywistości paczkami fal. Energia tego pakietu zależy od częstotliwości fali. Otworzyło to pole materii o dualizmie falowo-cząsteczkowym. Teraz widać, że promieniowanie elektromagnetyczne można traktować jako fale i cząstki. Obiekt umieszczony w dowolnej temperaturze powyżej zera absolutnego będzie emitował fale elektromagnetyczne o każdej długości fali. Energia, przy której emitowana jest maksymalna liczba fotonów, zależy od temperatury ciała.
Fale mechaniczne
Fale mechaniczne to fale powstające w wyniku procesów mechanicznych. Fale, takie jak fale dźwiękowe, fale oceanu i fale uderzeniowe, są przykładami fal mechanicznych. Wszystkie fale mechaniczne do propagacji wymagają medium. Energia fali mechanicznej zależy od amplitudy fali.
Fala mechaniczna ma kilka właściwości. Najważniejsze z tych właściwości to prędkość, częstotliwość amplitudy i długość fali. Dla każdej fali mechanicznej zależność v = f λ jest prawdziwa; tutaj v to prędkość fali, f to częstotliwość, a λ to długość fali.
Jaka jest różnica między falami mechanicznymi a falami elektromagnetycznymi?
• Fale elektromagnetyczne nie wymagają do przemieszczania się żadnego ośrodka, podczas gdy fale mechaniczne muszą się rozchodzić w medium.
• Energia fal elektromagnetycznych jest kwantowana, ale energia fal mechanicznych jest ciągła.
• Energia fal mechanicznych zależy od amplitudy fali, ale energia fali elektromagnetycznej zależy tylko od częstotliwości.
• Fale elektromagnetyczne zachowują się jak cząsteczki, ale fale mechaniczne nie wykazują takiego zachowania.
