KURZUS: Műszaki fizika alapjai

MODUL: VIII. modul: Hullámmozgások

20. lecke: Interferencia. A Huygens-Fresnel elv

| Feldolgozandó:
Jegyzet: Interferencia-jelenségek. Állóhullámok. Jegyzet: A Huygens-Fresnel elv "Hullámok" előadás prezentáció Példatár: 14. lecke Hullámmozgás
Tanulási célok: A lecke anyagának feldolgozása után Ön képes lesz:
A két pontszerű forrás interferencia-jelenségeit megérteni, az erősítési és kioltási helyeket megadó összefüggéséket levezetni. Megfogalmazni, mit értünk állóhullámok alatt, mik a kialakulásuk feltételei. Megfogalmazni és rajzon szemléltetni az állóhullámokkal kapcsolatos alapfogalmakat (csomópont, duzzadóhely). Az egyenes menti állóhullámok alap- és felharmonikus frekvenciáját kiszámolni a végződések összes lehetséges kombinációja esetére. Megfogalmazni és szemléltetni a Huygens-Fresnel elvet. A hullámok visszaverődési és törési törvényét levezetni a Huygens-Fresnel elvből. A törési és visszaverődési törvény felhasználásával egyszerű számítási problémákat megoldani.
Támpontok a tanuláshoz
Az interferencia-jelenségek számtalan hangtani és optikai folyamat alapját képezik, ezért megértésük igen fontos. A fejezet elején tárgyalt két pontforrás interferenciájának esete elemi módon végiggondolható és a végeredmény jelentése is szemléletes, így ezen rész tanulmányozására fordítson komoly figyelmet.
Az állóhullámok megértését megkönnyíti, ha a jegyzet ábráinak tanulmányozása után önállóan is megpróbálja azokat reprodukálni, tehát pl. felrajzolni a szabad-rögzített végződés esetén az alapfrekvenciához és az első néhány felharmonikushoz tartozó hullámképet.
Az állóhullámok hullámegyenlettel való kezeléséről szóló rész fő gondolatainak megértése elegendő.
A Huygens-Fresnel elv minden hullám esetén a terjedés alapelve, így ennek megértése kulcsfontosságú. Itt is sokat segíthet az ábrák tanulmányozása és önálló reprodukálása. Különösen fontos, hogy a visszaverődési és törési törvények levezetését a jegyzettel együtt végiggondolja lépésről lépésre, mert így érti meg, mi is történik pl. a fénytöréskor.
A jegyzet hullámcsomagokról és mozgó forrásokról szóló részei kiegészítő anyagnak tekintendők, melyekkel érdemes röviden megismerkedni, de a számonkérésben ezek nem szerepelnek.

| Ellenőrző kérdések
1. Melyik állítás nem igaz?
| Megegyező frekvenciájú, azonos fázisú hullámok találkozásakor akkor észlelhető maximális erősítés, ha a hullámforrástól a találkozásig megtett utak különbsége a fél hullámhossz páros számú többszöröse.
| Megegyező frekvenciájú, azonos fázisú hullámok találkozásakor akkor észlelhető maximális gyengítés, ha a hullámforrástól a találkozásig megtett utak különbsége a fél hullámhossz páratlan számú többszöröse.
| A különböző frekvenciájú, de azonos amplitúdójú hullámok találkozásakor mindig tapasztalható erősítés.
| Megegyező frekvenciájú, azonos fázisú hullámok találkozásakor akkor jön létre kioltás, ha a hullámforrástól a találkozásig megtett utak különbsége a fél hullámhossz páratlan számú többszöröse, és az amplitúdók is megegyeznek.
2. A következő, állóhullámokra vonatkozó kijelentések közül melyik nem igaz?
| Állóhullámok csak transzverzális hullámoknál alakulhatnak ki.
| Állóhullámok az egymással szemben haladó, azonos frekvenciájú és amplitúdójú hullámok találkozásakor jönnek létre.
| A csomópontok állandóan nyugalomban vannak.
| Két szomszédos csomópont egymástól való távolsága a hullámhossz felével egyenlő.
3. Melyik állítás igaz? Ha a hullám a hullámtanilag ritkább közegből zérustól különböző szöggel lép a hullámtanilag sűrűbb közegbe, akkor a törési szög...
| mindig nagyobb lesz, mint a beeséséi szög.
| mindig kisebb lesz, mint a beesési szög.
| megegyezik a beesési szöggel.
| fele akkora lesz, mint a beesési szög.
4. 12 m hosszú gumiszálban állóhullámok alakulnak ki. Mekkora a hullám frekvenciája, ha a gumiszálon 5 félhullám található? A hullám terjedési sebessége 20 m/s.
| 12,3 Hz
| 20 Hz
| 50 Hz
| 4,17 Hz
5. Egy 2,5 m hosszú, egyik végén zárt orgonasípot szólaltatunk meg. Mekkora az alap illetve az első felhang frekvenciája, ha a hangsebesség 340 m/s?
| 50 Hz és 60 Hz
| 15 Hz és 37 Hz
| 34 Hz és 102 Hz
| 1200 Hz és 1450 Hz
Ha a lecke feldolgozásában elakad, kérje a tutor segítségét!