Отличие электромагнитных волн от звуковых волн
Акустическими (или волнами звука) называют упругие волны, которые распространяются в пространстве определенного частотного диапазона: ��=16 – 20 000 Гц. Волны этого частотного диапазона способны оказывать действие на слуховой аппарат человека и вызывать у него ощущение звука.
Звуковые волны относят к механическим колебаниям с малыми амплитудами (это слабые возмущения).
Волны с частотами менее 16 Гц называют инфразвуковыми, при ��>20000Гц волны являются ультразвуковыми. Инфразвук и ультразвук человек не слышит.
Звуковые волны в газообразных и жидких веществах могут быть только продольными, поскольку эти вещества имеют свойство упругости только в отношении деформации сжатия и растяжения. В твердом теле акустические волны могут быть и продольными, и поперечными, так как твердое тело может быть подвержено еще и деформации сдвига.
Чувствительность уха человека разная для разных частот. Для создания у человека ощущения звука акустическая волна должна иметь некоторую минимальную интенсивность. В случае превышения определенного предела интенсивности человек звук не слышит, волна может вызывать только болевые ощущения.
Скорость распространения акустических волн в газовых средах может быть найдена в соответствии с выражением:
- $R$ – газовая постоянная;
- $\mu<>$ – молярная масса газа;
- $\gamma<>=\frac
$.
Формула (1) говорит нам о том, что скорость звука в газовых средах не зависит от давления, но увеличивается с ростом температуры. Чем больше молярная масса газа, тем меньше скорость распространения волн звука.
Рассматривая распространение акустических волн в атмосфере, следует принимать во внимание множество параметров:
- скорость и направление ветра;
- влажность;
- состав воздуха;
- явления преломления и отражения звука на границах раздела сред;
- вязкость газа, в котором распространяется звуковая волна.
Готовые работы на аналогичную тему
Уравнение механических волн
Акустические волны, как и любые другие упругие волны, появляются из-за наличия связей, которые имеются между частицами вещества, в котором они распространяются. При этом отклонение (перемещение) одной частицы от положения равновесия ведет к смещению соседствующих с ней других частиц. Данный процесс происходит в пространстве с некоторой ограниченной скоростью.
Уравнение волны отображает функциональную связь между смещением частицы, совершающей колебания, и ее координатой в равновесии и временем.
Рассмотрим звуковую волну, которая распространяется по оси $X$ без затухания. Тогда мы должны получить функцию:
Если в волне нет затухания, то амплитуды всех точек одинаковы. Пусть источник волны совершает колебания по закону:
где $s_m$ – амплитуда колебаний.
Колебания точки с координатой $x$ в этой волне будет описывать уравнение:
где $v$ — скорость распространения волны. Выражение (2) – уравнение плоской звуковой волны.
Волновое уравнение для звуковой волны в одномерном случае:
Выражение (2) является одним из решений волнового уравнения (3). Если изменение физического параметра отвечает уравнению (3), то эта величина распространяется как волна со скоростью $v$.
Электромагнитные волны
Переменное электрическое поле порождает изменяющееся магнитное поле и наоборот, это ведет к распространению единого электромагнитного поля в пространстве, которое называют электромагнитной волной.
Электромагнитной волной называют изменяющееся электромагнитное поле, которое распространяется в пространстве.
Электромагнитные волны описывают при помощи уравнений для векторов напряженности электрического и магнитного полей.
Допустим, что мы имеем дело с плоской электромагнитной волной, распространяющейся по оси $X$, тогда волновые уравнение можно записать в виде:
Решением уравнения (4.1) служит функция (5),
Решением уравнения (4.2) служит (6).
Из волнового уравнения (4) можно сделать вывод о том, что электромагнитная волна в веществе распространяется со скоростью, равной:
Выражение (7) показывает нам, что скорость движения электромагнитной волны зависит только от вида вещества, в котором волна перемещается и не зависит от состояния этого вещества (давления, температуры и т.д.).
Электромагнитные волны являются поперечными волнами. Колебания векторов $E ⃗,H ⃗$ происходят во взаимно перпендикулярных плоскостях. Мало того, три вектора, $E ⃗,H ⃗,v ⃗$ образуют правовинтовую систему, что означает: Если смотреть из конца вектора скорости на вращение, по кратчайшему расстоянию, от вектора напряженности электрического поля к вектору напряженности магнитного поля, то это вращение будет происходить против часовой стрелки.
В чем заключается основное отличие акустических волн от электромагнитных
Видео: Урок №45. Электромагнитные волны. Радиоволны.
Содержание
Основное отличие — звуковые волны от электромагнитных волн
В современном мире существует множество научных и технологических применений различных видов волн. В большинстве таких приложений используются звуковые или электромагнитные волны. Звуковые волны — это механические волны, тогда как электромагнитные волны не являются механическими волнами. Следовательно, звуковые волны требуют среды для своего распространения, тогда как электромагнитные волны не требуют среды. Это главное отличие между звуковыми волнами и электромагнитными волнами. Есть много других различий между этими двумя. Эта статья пытается объяснить их подробно.
Что такое звуковая волна
Звуковые волны — это механические волны, создаваемые механическими колебаниями. Например, когда ваш телефон звонит, он вибрирует вокруг, создавая сжатие и разрежение в воздухе. Эти сжатия и разрежения распространяются по воздуху. Когда они достигают нашей барабанной перепонки, они вызывают вибрацию барабанной перепонки; это то, что мы воспринимаем как звук. Они требуют материальной среды для распространения, поскольку они являются механическими волнами. Поэтому звуковые волны не могут проходить через вакуум.
Звуковые волны распространяются через воздух, жидкости и плазму в виде продольных волн. В твердых телах, с другой стороны, звуковые волны могут распространяться как в виде продольных, так и поперечных волн. В любом случае скорость звука зависит от свойств материала. В воздухе скорость света увеличивается с температурой.
Для нашего удобства звуковые волны подразделяются на три полосы, как показано ниже.
Инфразвук — Частоты ниже 20 Гц
Звуковой звук. Частоты от 20 Гц до 20000 Гц
Ультразвук — Частоты выше 20000 Гц
Продольные звуковые волны не могут быть поляризованы, так как только поперечные волны могут быть поляризованы.
Кроме того, звуковые волны в основном характеризуются своей высотой, громкостью и качеством.
Что такое электромагнитная волна
Электромагнитные волны создаются ускорением или замедлением заряженных частиц. Это поперечные волны. В результате электромагнитные волны поляризуются. Электромагнитные волны в отличие от любых других типов волн содержат магнитное поле, а также электрическое поле, колеблющееся перпендикулярно друг другу и перпендикулярно направлению распространения волны. Эти волны несут энергию в направлении распространения волны. Они могут распространяться через вакуум, поскольку они не являются механическими волнами. Они могут распространяться через воздух, жидкости или твердые вещества. Во всяком случае, электромагнитные волны затухают, когда они проходят через материальную среду. Степень затухания зависит от свойств материала среды, через которую распространяются электромагнитные волны. В вакууме электромагнитные волны распространяются с 3 × 10 8 Миз -1 , В любой материальной среде скорость волн и их длина волны уменьшаются.
Частоты электромагнитных волн имеют чрезвычайно широкий диапазон. Свойства волн зависят от частоты, амплитуды и т. Д. Поэтому для нашего удобства электромагнитные волны группируются в несколько полос, а именно: радиоволны, микроволны, инфракрасное излучение, свет, УФ, рентгеновские лучи и γ-лучи. В целом весь диапазон называется электромагнитным спектром.
Разница между звуковыми волнами и электромагнитными волнами
формирование
Звуковые волны: Звуковые волны создаются механическими колебаниями.
ЭМ волны: ЭМ волны создаются ускорением (или замедлением) заряженных частиц.
источники
Звуковые волны: Звуковые волны создаются музыкальными инструментами, динамиками, камертонами и т. Д.
ЭМ волны: ЭМ волны создаются в токоведущих проводах, излучение черного тела.
Скорость в вакууме
Звуковые волны: Звук не может распространяться через вакуум.
ЭМ волны: ЭМ волны распространяются со скоростью мс -1 .
Скорость в воздухе
Звуковые волны: Скорость звука в воздухе увеличивается с температурой.
ЭМ волны: Скорость электромагнитных волн в воздухе немного медленнее, чем в вакууме.
поляризация
Звуковые волны: Продольные звуковые волны не поляризуются.
ЭМ волны: ЭМ волны поляризуемы.
Атомное возбуждение
Звуковые волны: Звуковые волны не могут возбуждать атомы.
ЭМ волны: ЭМ волны могут возбуждать атомы.
Ощущение произвело
Звуковые волны: Звуковые волны производят слух.
ЭМ волны: ЭМ волны производят зрение.
Приложения
Звуковые волны: Существует множество применений, включая музыкальные инструменты, ультразвуковое сканирование, ультразвуковую очистку, гидролокаторы, при разведке полезных ископаемых, при разведке нефти, в бытовой электронике и для слуха.
ЭМ волны:Есть сотни приложений. В общем, эти приложения перечислены под соответствующими полосами электромагнитного спектра, потому что большинство приложений зависит от частоты электромагнитных волн.
Радиоволны-Радиовещание и др.
Микроволновые печи — микроволновая печь, телевизор, мобильные телефоны и т. Д.
Инфракрасные пульты дистанционного управления.
Видимое световое зрение, фотосинтез,
Рентген — диагностическая рентгенография в медицине, рентгеновская кристаллография.
γ-лучи-лучевая терапия, для стерилизации медицинского оборудования.
«Электромагнитные волны» П. Вормера — собственная работа,
Электромагнитные волны отличает от звуковых?
Если имеется ввиду то, что мы слышим, то разумеется. Мы слышим колебания воздуха с частотой которую задают электромагнитные колебания катушки того же динамика, физически воздействующие на барабанную перепонку уха.
Они отличаются своей природой, средой распространения, но у них есть и очень много общего. Обои присущи явления дифракции, интерференции, отражение от поверхности, разные скорости распространения в разных средах и много интересного. Все то же самое можно наблюдать и у волн на поверхности воды.
Звуковые волны, как и все другие — разные частотные диапазон одного и того же явления электромагнитных волн. Разница между ними только лишь в диапазоне. Диапазон звуковых волн от 1 Гц-10 МГц Следует отметить, что для электромагнитных волн столь низкой частоты межпланетная и межзвёздная среда является непрозрачной. Механические колебания и вращения этого диапазона частот наблюдаются в быту. Следующим идёт радиодиапазон (радиоволны), затем инфракрасный, оптически-видимый, ультрафиолетовый. Далее рентгеновский и гамма излучение. Ещё дальше — космическое излучение. Ещё дальше — мы пока не можем воспринимать нашими приборами. Для наглядности вообразите себе юлу. которую вы потихоньку раскручиваете. Сначала вы слышите звук и наблюдаете объект, с повышением скорости вращения юлы, вы перестанете воспринимать звук, а затем и сам объект. С увеличением скорости вращения объекта до определенного уровня вы перестанете воспринимать и массу (вес объекта). Если вы будете ещё сильнее раскручивать ваш объект, то он исчезнет из реальности нашего физического мира воспринимаемого нашими чувствами и приборами. Но в реальности юла останется, только будет сверхчастота вращения объекта, которую мы пока ничем не в состоянии обнаружить.
Разница между радиоволнами и звуковыми волнами
Основное различие между радиоволнами и звуковыми волнами заключается в том, что радиоволны — это электромагнитные волны, создаваемые в основном вибрацией электронов / зарядов и не требующие среды для перемещения внутри, а звуковые волны — это механические волны, использующие среду (воздух, вода, земля). так далее)
Радиоволны против звуковых волн
Радиоволны — это вид электромагнитных волн, которые могут двигаться или распространяться, когда нет среды, напротив, звуковые волны — это вид механической волны, которая не может двигаться или перемещаться, если нет среды. Радиоволны бывают диагональными или поперечными, они могут быть поляризованными. В то время как звуковые волны бывают линейными или продольными волнами. Они не могут быть поляризованными. Радиоволны намного быстрее, обычно распространяются на миллионы метров в секунду, с другой стороны, звуковые волны намного медленнее, обычно на сотни или тысячи метров в секунду. Некоторые характеристики радиоволн, которые являются разновидностью электромагнитного луча или излучения, заключаются в том, что они удерживают более длинные волны и более короткие частоты в электромагнитном диапазоне, тогда как характеристики звуковых волн содержат: частоту, форму волны или длину волны, величину, Звуковое давление, громкость звука, скорость звука и направление. Все радиоволны похожи, как свет и рентгеновские лучи, в то время как все звуковые волны не одинаковы. Радиоволны — это проклятые электромагнитные волны (точно такой же свет) с максимально достижимой скоростью или скоростью, с другой стороны, звуковые волны — это множество частиц, ударяющих друг о друга. Радиоволны используются для многих целей, а звуковые — для посылки или передачи звука.
Сравнительная таблица
| Радиоволны | Звуковые волны |
| Радиоволны — это своего рода электромагнитная волна, которая может двигаться, когда нет среды. | Звуковые волны — это своего рода механическая импульсная волна, которая не может двигаться, если нет среды. |
| Произведено | |
| Радиоволны, генерируемые ускоренными заряженными частицами. | Звуковые волны, создаваемые механическими колебаниями. |
| Скорость | |
| Скорость радиоволны в воздухе немного меньше, чем в вакууме. | Скорость звука в воздухе увеличивается с температурой. |
| Поляризовать или нет | |
| Радиоволны поляризованы. | Звуковые волны не поляризованы. |
| Атомы | |
| Радиоволны могут стимулировать атомы. | Звуковые волны не могут стимулировать атомы. |
| Производить | |
| Радиоволны создают или создают видимость. | Звуковые волны производят слух. |
| Скорость | |
| Скорость радиоволн составляет примерно 186 000 миль в секунду. | Скорость звуковых волн составляет примерно 1100 футов в секунду. |
Что такое радиоволны?
Радиоволны — это электромагнитные излучения. Это волны, состоящие из электромагнитных полей, которые колеблются под прямым углом. Мощность электромагнитной волны генерируется в направлении, перпендикулярном колебаниям как в электрическом, так и в магнитном полях. Поскольку реальные колебания происходят под прямым углом к направлению распространения волны, радиоволны являются поперечными или поперечными волнами. В то время как радиоволны не являются импульсивными, они не требуют среды или среды для распространения; они могут путешествовать также в пустоте. Радиоволны распространяются в вакууме со скоростью около 300 000 км в секунду. Когда радиоволны входят в другую материю, они немного замедляются. Радиоволны могут быть созданы не только искусственно, но и природой. Родные или естественные молнии или огромные объекты создают радиоволны. Неестественно развитые радиоволны, применяемые в телевидении, радио, беспроводные и навигационные системы. Основной объект радиоволн используется для передачи дежурных или спутников и мобильных телефонов. Помимо связи, радиоволны использовались в медицине для хирургических операций, лечения нарушений сна и МРТ. Радиоволны обмениваются характеристиками электромагнитных волн, включая отражение, дифракцию, преломление, поглощение, поляризацию, скорость, длину волны и частоту.
What are Sound Waves?
Звуковые волны обычно связаны с перемещением звука. Звук теоретически определяется как механическое движение, проходящее через упругую среду. Среда не ограничена воздухом, но также может содержать дерево, стекло, металл, воду и камень. Звук распространяется волнами, они называются звуковыми волнами. Более частый способ передвижения содержит воздух. Как и вся материя, воздух состоит из частиц. Эти частицы находятся в движении и имеют высокую скорость. Звук распространяется двумя видами волн: поперечными и продольными. Продольные волны — это волны, ход вибрации которых совпадает с ходом их движения. Характеристики звуковых волн включают частоту, звуковое давление, длину волны, скорость звука и направление, амплитуду, интенсивность звука. Скорость звука является важной характеристикой, определяющей скорость распространения звука. Плотность материала определяет скорость звука в среде. Звук распространяется по воздуху при комнатной температуре и давлении со скоростью около 340 м в секунду. Как правило, звук быстрее распространяется в жидкостях и твердых телах. Высокочастотные звуки имеют короткую длину волны, а низкочастотные звуки — длинные волны.
Ключевые отличия
- Радиоволны, создаваемые скользящими заряженными частицами. Например, электрический ток в проводе. А вещи, которые довольно быстро вибрируют, создают звуковые волны. Возможно, это проявилось, когда вы почувствовали ваше горло при разговоре.
- Радиоволны распространяются аналогично световым волнам. Они могут быть погружены, отражены или пропущены, с другой стороны, звуковые волны распространяются в среде. В случае отсутствия носителя звука не останется.
- Радиоволны распространяются со скоростью света, которая составляет около 186 000 миль в секунду, в то время как звук распространяется со скоростью около 1100 футов в секунду (766 миль в час).
- Радиоволны — это пучковые или поперечные волны, тогда как звуковые волны — это линейные или продольные волны.
Заключение
В заключение, радиоволны и звуковые волны распространяются с разными частотами или падениями, которые используются для разных целей. Радиоволнам не нужна среда для перемещения, а звуковым волнам нужна среда для перемещения.