लहरें हमें हर जगह घेर लेती हैं, क्योंकि हम गति और ध्वनि की दुनिया में रहते हैं। तरंग प्रक्रिया की प्रकृति क्या है, तरंग प्रक्रियाओं के सिद्धांत का सार क्या है? आइए इसे प्रयोगों के उदाहरण के साथ देखें।
भौतिकी में तरंगों की अवधारणा
कई प्रक्रियाओं के लिए एक सामान्य अवधारणा ध्वनि की उपस्थिति है। परिभाषा के अनुसार, ध्वनि तेजी से थरथरानवाला आंदोलनों का परिणाम है जो हवा या अन्य माध्यम से हमारे श्रवण अंगों द्वारा माना जाता है। इस परिभाषा को जानने के बाद, हम "लहर प्रक्रिया" की अवधारणा पर विचार करने के लिए आगे बढ़ सकते हैं। ऐसे कई प्रयोग हैं जो आपको इस घटना पर दृष्टि से विचार करने की अनुमति देते हैं।
भौतिकी में अध्ययन की गई तरंग प्रक्रियाओं को वोकल कॉर्ड का उपयोग करते समय रेडियो तरंगों, ध्वनि तरंगों, संपीड़न तरंगों के रूप में देखा जा सकता है। वे हवा में फैलते हैं।
अवधारणा को स्पष्ट रूप से परिभाषित करने के लिए, एक पोखर में एक पत्थर फेंकें और प्रभावों के प्रसार को चिह्नित करें। यह गुरुत्वाकर्षण तरंग का उदाहरण है। यह द्रव के ऊपर उठने और गिरने के कारण होता है।
ध्वनिक
"ध्वनिकी" नामक एक पूरा खंड भौतिकी में ध्वनि के गुणों के अध्ययन के लिए समर्पित है। आइए देखें कि यह क्या विशेषता है। आइए चीजों पर ध्यान दें औरप्रक्रियाएँ जिनमें अभी तक सब कुछ स्पष्ट नहीं है, उन समस्याओं पर जो अभी भी हल होने की प्रतीक्षा कर रही हैं।
ध्वनि विज्ञान, भौतिकी की अन्य शाखाओं की तरह, अभी भी कई अनसुलझे रहस्य हैं। इन्हें खोला जाना बाकी है। आइए ध्वनिकी में तरंग प्रक्रिया पर विचार करें।
ध्वनि
यह अवधारणा दोलकीय गतियों की उपस्थिति से जुड़ी है, जो माध्यम के कणों द्वारा उत्पन्न होती हैं। ध्वनि तरंगों की उपस्थिति से जुड़ी दोलन प्रक्रियाओं की एक श्रृंखला है। संपीडन और विरलन के माध्यम में बनने की प्रक्रिया में एक तरंग प्रक्रम होता है।
तरंग दैर्ध्य संकेतक उस माध्यम की प्रकृति पर निर्भर करते हैं जहां दोलन प्रक्रियाएं होती हैं। प्रकृति में होने वाली लगभग सभी घटनाएं ध्वनि कंपन और ध्वनि तरंगों की उपस्थिति से जुड़ी होती हैं जो पर्यावरण में फैलती हैं।
प्रकृति में तरंग प्रक्रिया के निर्धारण के उदाहरण
ये हलचलें तरंग प्रक्रिया की परिघटना के बारे में सूचित कर सकती हैं। उच्च आवृत्ति वाली ध्वनि तरंगें हजारों किलोमीटर की दूरी तय कर सकती हैं, जैसे कि जब कोई ज्वालामुखी फटता है।
जब भूकंप आता है, मजबूत ध्वनिक और भू-ध्वनिक कंपन होते हैं, जिन्हें विशेष ध्वनि रिसीवर द्वारा पंजीकृत किया जा सकता है।
पानी के भीतर भूकंप के दौरान, एक दिलचस्प और भयानक घटना घटती है - एक सुनामी, जो एक विशाल लहर है जो तत्वों के एक शक्तिशाली भूमिगत या पानी के भीतर प्रकट होने के दौरान उत्पन्न होती है।
ध्वनिकी के लिए धन्यवाद, आप जानकारी प्राप्त कर सकते हैं कि सुनामी आ रही है। इनमें से कई घटनाएं लंबे समय से जानी जाती हैं। लेकिन अब तक, भौतिकी की कुछ अवधारणाएँसावधानीपूर्वक अध्ययन की आवश्यकता है। इसलिए, उन रहस्यों के अध्ययन के लिए जो अभी तक हल नहीं हुए हैं, यह ध्वनि तरंगें हैं जो बचाव के लिए आती हैं।
विवर्तनिकी का सिद्धांत
18वीं शताब्दी में "आपदा परिकल्पना" का जन्म हुआ। उस समय, "तत्व" और "नियमितता" की अवधारणाएं जुड़ी नहीं थीं। तब उन्हें पता चला कि समुद्र तल की उम्र जमीन से काफी कम है, और इस सतह को लगातार अपडेट किया जा रहा है।
यह इस समय था, पृथ्वी पर एक नए रूप के लिए धन्यवाद, वह पागल परिकल्पना "लिथोस्फेरिक प्लेटों के टेक्टोनिक्स" के सिद्धांत में विकसित हुई, जिसमें कहा गया है कि पृथ्वी का आवरण चलता है, और आकाश तैरता है। ऐसी प्रक्रिया अनन्त बर्फ की गति के समान है।
वर्णित प्रक्रिया को समझने के लिए, रूढ़ियों और आदतन विचारों से छुटकारा पाना, अन्य प्रकार के अस्तित्व को महसूस करना महत्वपूर्ण है।
विज्ञान में और प्रगति
पृथ्वी पर भूवैज्ञानिक जीवन का अपना समय और पदार्थ की स्थिति होती है। विज्ञान समानता को फिर से बनाने में सफल रहा है। जैसे-जैसे नया पदार्थ पृथ्वी की गहराई से सतह पर आता है और धीरे-धीरे ठंडा होता है, समुद्र का तल लगातार हिल रहा है, जिससे टूटना और रिज का निर्माण हो रहा है।
इस समय, भूमि पर प्रक्रियाएं होती हैं जब स्थलमंडल की विशाल प्लेटें पृथ्वी के मेंटल की सतह पर तैरती हैं - पृथ्वी का ऊपरी पत्थर का खोल, जो महाद्वीपों और समुद्र तल को वहन करता है।
ऐसी प्लेटों की संख्या लगभग दस है। मेंटल बेचैन है, इसलिए लिथोस्फेरिक प्लेट्स हिलने लगती हैं। प्रयोगशाला स्थितियों के तहत, इस प्रक्रिया में एक सुंदर अनुभव का आभास होता है।
प्रकृति में, यह एक भूवैज्ञानिक आपदा की धमकी देता है- भूकंप। लिथोस्फेरिक प्लेटों की गति का कारण वैश्विक संवहन प्रक्रियाएं हैं जो पृथ्वी की गहराई में होती हैं। डूबने का परिणाम सुनामी होगा।
जापान
पृथ्वी के अन्य भूकंपीय रूप से खतरनाक क्षेत्रों में, जापान एक विशेष स्थान रखता है, द्वीपों की इस श्रृंखला को "फायर बेल्ट" कहा जाता है।
पृथ्वी के आकाश की सांसों को बारीकी से देखकर, आसन्न तबाही की भविष्यवाणी की जा सकती है। ऑसिलेटरी प्रक्रियाओं का अध्ययन करने के लिए, एक अल्ट्रा-डीप ड्रिलिंग रिग को पृथ्वी की मोटाई में पेश किया गया था। यह 12 किमी की गहराई तक घुस गया और वैज्ञानिकों को पृथ्वी के अंदर कुछ चट्टानों की उपस्थिति के बारे में निष्कर्ष निकालने की अनुमति दी।
विद्युत चुम्बकीय तरंग की गति का अध्ययन कक्षा 9 में भौतिकी के पाठों में किया जाता है। एक दूसरे से समान दूरी पर स्थित भार के साथ अनुभव दिखाएं। वे सामान्य रूप के समान स्प्रिंग्स से जुड़े हुए हैं।
यदि आप पहले वजन को एक निश्चित दूरी पर दाईं ओर स्थानांतरित करते हैं, तो दूसरा कुछ समय के लिए उसी स्थिति में रहता है, लेकिन वसंत पहले से ही संकुचित होना शुरू हो जाता है।
"लहर" शब्द की परिभाषा
जब से ऐसी प्रक्रिया हुई है, एक लोचदार बल उत्पन्न हुआ है जो दूसरे भार को धक्का देगा। वह त्वरण प्राप्त करेगा, थोड़ी देर बाद वह गति पकड़ लेगा, इस दिशा में आगे बढ़ेगा और वसंत को दूसरे और तीसरे भार के बीच संपीड़ित करेगा। बदले में, तीसरा त्वरण प्राप्त करेगा, चौथे वसंत को गति देना, स्थानांतरित करना और प्रभावित करना शुरू करेगा। और इसलिए प्रक्रिया सिस्टम के सभी तत्वों पर होगी।
इस मामले में, दूसरे भार के साथ विस्थापनसमय पहले की तुलना में बाद में होगा। प्रभाव हमेशा कारण से पीछे रहता है।
साथ ही, दूसरे भार के विस्थापन से तीसरे भार का विस्थापन होगा। यह प्रक्रिया दाईं ओर फैलती है।
यदि पहले वजन में हार्मोनिक नियम के अनुसार उतार-चढ़ाव होने लगे, तो यह प्रक्रिया दूसरे वजन तक फैल जाएगी, लेकिन विलंबित प्रतिक्रिया के साथ। इसलिए, यदि आप पहले भार को कंपन करते हैं, तो आप एक दोलन प्राप्त कर सकते हैं जो समय के साथ अंतरिक्ष में फैल जाएगा। यह एक लहर की परिभाषा है।
लहरों की किस्में
आइए एक ऐसे पदार्थ की कल्पना करें जिसमें परमाणु होते हैं, वे हैं:
- द्रव्यमान है - प्रयोग में प्रस्तावित भार के समान;
- रासायनिक बंधों के माध्यम से एक ठोस शरीर बनाते हुए एक दूसरे से जुड़ें (जैसा कि वसंत के साथ प्रयोग में चर्चा की गई है)।
यह इस प्रकार है कि मामला एक प्रणाली है जो अनुभव से एक मॉडल जैसा दिखता है। यह एक यांत्रिक तरंग का प्रसार कर सकता है। यह प्रक्रिया लोचदार बलों के उद्भव से जुड़ी है। ऐसी तरंगों को अक्सर "उछाल" कहा जाता है।
लोचदार तरंगें दो प्रकार की होती हैं। उन्हें निर्धारित करने के लिए, आप एक लंबा वसंत ले सकते हैं, इसे एक तरफ ठीक कर सकते हैं और इसे दाईं ओर खींच सकते हैं। तो आप देख सकते हैं कि तरंग प्रसार की दिशा वसंत के साथ है। माध्यम के कण एक ही दिशा में गति करते हैं।
ऐसी तरंग में कण दोलन दिशा की प्रकृति तरंग प्रसार की दिशा से मेल खाती है। इस अवधारणा को "अनुदैर्ध्य तरंग" कहा जाता है।
यदि आप बसंत को फैलाते हैं और उसे आने का समय देते हैंआराम की स्थिति में, और फिर ऊर्ध्वाधर दिशा में स्थिति को तेजी से बदलते हैं, यह देखा जाएगा कि लहर वसंत के साथ फैलती है और कई बार परिलक्षित होती है।
लेकिन कण दोलन की दिशा अब लंबवत है, और तरंग प्रसार क्षैतिज है। यह एक अनुप्रस्थ तरंग है। यह केवल ठोस पदार्थों में ही मौजूद हो सकता है।
विभिन्न प्रकार की विद्युत चुम्बकीय तरंग की गति भिन्न होती है। भूकंप के स्रोतों से दूरी निर्धारित करने के लिए इस संपत्ति का सफलतापूर्वक भूकंपविज्ञानी द्वारा उपयोग किया जाता है।
जब एक लहर फैलती है, तो कण साथ या उसके पार दोलन करते हैं, लेकिन यह पदार्थ के स्थानांतरण के साथ नहीं, बल्कि केवल गति के साथ होता है। तो यह पाठ्यपुस्तक "भौतिकी" ग्रेड 9 में इंगित किया गया है।
लहर समीकरण की विशेषता
भौतिक विज्ञान में तरंग समीकरण एक प्रकार का रैखिक अतिपरवलयिक अवकल समीकरण है। इसका उपयोग सैद्धांतिक भौतिकी द्वारा कवर किए गए अन्य क्षेत्रों के लिए भी किया जाता है। यह उन समीकरणों में से एक है जो गणितीय भौतिकी गणना के लिए उपयोग करती है। विशेष रूप से गुरुत्वीय तरंगों का वर्णन किया गया है। प्रक्रियाओं का वर्णन करने के लिए प्रयुक्त:
- ध्वनिकी में, एक नियम के रूप में, रैखिक प्रकार;
- विद्युत गतिकी में।
सजातीय तरंग समीकरण के बहुआयामी मामले की गणना में तरंग प्रक्रियाओं को प्रदर्शित किया जाता है।
लहर और झूले में अंतर
एक साधारण घटना के बारे में सोचने से उल्लेखनीय खोज होती है। गैलीलियो ने अपने दिल की धड़कन को समय के मानक के रूप में लिया। इस प्रकार, पेंडुलम दोलनों की प्रक्रिया की स्थिरता की खोज की गई - यांत्रिकी के मुख्य प्रावधानों में से एक। यहबिल्कुल केवल एक गणितीय पेंडुलम के लिए - एक आदर्श दोलन प्रणाली, जिसकी विशेषता है:
- बैलेंस पोजीशन;
- बल जो शरीर को विचलित होने पर संतुलन की स्थिति में लौटाता है;
- उतार-चढ़ाव होने पर ऊर्जा का संक्रमण।
व्यवस्था को संतुलन से बाहर लाने के लिए दोलनों के घटित होने की स्थिति आवश्यक है। इस मामले में, एक निश्चित ऊर्जा की सूचना दी जाती है। विभिन्न कंपन प्रणालियों को विभिन्न प्रकार की ऊर्जा की आवश्यकता होती है।
ऑसिलेशन एक ऐसी प्रक्रिया है जो निश्चित अवधि में सिस्टम के आंदोलनों या राज्यों की निरंतर पुनरावृत्ति की विशेषता है। दोलन प्रक्रिया का स्पष्ट प्रदर्शन एक झूलते हुए लोलक का उदाहरण है।
ऑसिलेटरी और वेव प्रक्रियाएं लगभग सभी प्राकृतिक घटनाओं में देखी जाती हैं। वेव में माध्यम की स्थिति को बदलने या बदलने, अंतरिक्ष में फैलने और पदार्थ को स्थानांतरित करने की आवश्यकता के बिना ऊर्जा ले जाने का कार्य होता है। यह तरंग प्रक्रियाओं की एक विशिष्ट संपत्ति है, उनका लंबे समय से भौतिकी में अध्ययन किया गया है। शोध करते समय, आप तरंगदैर्घ्य को हाइलाइट कर सकते हैं।
ध्वनि तरंगें सभी क्षेत्रों में मौजूद हो सकती हैं, वे केवल निर्वात में नहीं होती हैं। विद्युत चुम्बकीय तरंगों में विशेष गुण होते हैं। वे शून्य में भी, हर जगह मौजूद हो सकते हैं।
किसी तरंग की ऊर्जा उसके आयाम पर निर्भर करती है। स्रोत से फैलने वाली वृत्ताकार तरंग, अंतरिक्ष में ऊर्जा को बिखेरती है, इसलिए इसका आयाम तेजी से घटता है।
एक रैखिक तरंग में दिलचस्प गुण होते हैं। इसकी ऊर्जा अंतरिक्ष में नष्ट नहीं होती है, इसलिएऐसी तरंगों का आयाम केवल घर्षण बल के कारण कम होता है।
तरंगों के प्रसार की दिशा को किरणों द्वारा दर्शाया जाता है - वे रेखाएं जो तरंग के अग्रभाग के लंबवत होती हैं।
आपतित किरण और अभिलंब के बीच का कोण आपतन कोण है। अभिलंब और परावर्तित किरण के बीच परावर्तन कोण होता है। इन कोणों की समानता तरंग मोर्चे के सापेक्ष बाधा की किसी भी स्थिति में संरक्षित होती है।
विपरीत दिशाओं में चलने वाली लहरें जब मिलती हैं, तो खड़ी लहर बन सकती है।
परिणाम
खड़ी लहर के आसन्न नोड्स के बीच माध्यम के कण एक ही चरण में दोलन करते हैं। ये तरंग समीकरणों में तय तरंग प्रक्रिया के पैरामीटर हैं। जब तरंगें मिलती हैं, तो उनके आयामों में वृद्धि और कमी दोनों देखी जा सकती हैं।
तरंग प्रक्रिया की मुख्य विशेषताओं को जानकर, किसी दिए गए बिंदु पर परिणामी तरंग के आयाम को निर्धारित करना संभव है। आइए निर्धारित करें कि इस बिंदु पर पहले और दूसरे स्रोतों से तरंग किस चरण में पहुंचेगी। इसके अलावा, चरण विपरीत हैं।
यदि पथ अंतर अर्ध-तरंगों की विषम संख्या है, तो इस बिंदु पर परिणामी तरंग का आयाम न्यूनतम होगा। यदि पथ अंतर शून्य के बराबर है या तरंग दैर्ध्य की एक पूर्णांक संख्या है, तो मिलने वाले बिंदु पर परिणामी तरंग के आयाम में वृद्धि देखी जाएगी। यह एक व्यतिकरण पैटर्न है जब दो स्रोतों से तरंगों को जोड़ा जाता है।
आधुनिक तकनीक में विद्युत चुम्बकीय तरंगों की आवृत्ति निश्चित होती है। प्राप्त करने वाले उपकरण को कमजोर विद्युत चुम्बकीय तरंगों को पंजीकृत करना चाहिए। यदि आप एक परावर्तक लगाते हैं, तो अधिक तरंग ऊर्जा रिसीवर में प्रवेश करेगी। परावर्तक प्रणाली स्थापित की जाती है ताकि यह अधिकतम बना सकेरिसीविंग डिवाइस पर सिग्नल।
तरंग प्रक्रिया की विशेषताएं प्रकाश की प्रकृति और पदार्थ की संरचना के बारे में आधुनिक विचारों को रेखांकित करती हैं। इस प्रकार, 9वीं कक्षा की भौतिकी पाठ्यपुस्तक में उनका अध्ययन करते समय, आप सफलतापूर्वक यांत्रिकी के क्षेत्र से समस्याओं को हल करना सीख सकते हैं।
