Волновое движение
Понаблюдайте за звучащей струной. Вы заметите, что она быстро колеблется. Колебания струны заставляют в свою очередь колебаться слой воздуха, соприкасающийся с ней. Постепенно, слой за слоем захватываются этим движением. Образуются так называемые звуковые волны — попеременно меняющиеся сжатия и разрежения воздуха. Процесс «захватывания» все новых слоев воздуха этим движением проходит с определенной скоростью, равной приблизительно 330 м/сек Вот почему мы говорим, что звуковая волна распространяется со скоростью 330 м/сек. Ясно, что в рассматриваемом случае звуковая волна распространяется в воздухе. Проверим это, закрыв звучащую струну колпаком, из-под которого удален воздух. Звучание исчезнет—нет той среды, которая «передавала» звуковую волну.
А вот другой пример. Бросьте камень на зеркальную поверхность спокойного озера. Все дальше удаляясь от места падения камня, «побегут» кольцеобразные водяные волны. Непосвященному наблюдателю может показаться, что образовавшиеся кольцеобразные волны действительно удаляются от места падения, унося с собой и те частицы воды, из которых они состоят. Но присмотритесь внимательно. В этом вам поможет случайный предмет, плавающий на поверхности озера. Вы заметите, что, поднимаясь и опускаясь, этот предмет остается на одном и том же месте. Значит, частицы воды лишь колеблются, то поднимаясь и образуя «гребни» волны, то опускаясь во «впадины». Падение камня лишь создает первоначальный очаг этого волнового движения — «возмущение».
Вокруг звучащего предмета распространяются звуковые волны — сжатия и разрежения воздуха.
Образовавшаяся же волна распространяется с определенной скоростью во всех направлениях. Расстояние между двумя соседними «гребнями» или «впадинами» называется длиной образовавшейся «волны» Совершенно ясно, что понятие «длина волны» применимо к любому волновому движению.
Описанный опыт позволяет обратить внимание на еще одно ценное свойство волн. Например, два брошенных на поверхность камня образуют два очага кольцеобразных водяных волн. Эти волны, встречаясь, как бы перекрещиваются, оставаясь в то же время неизменными. Именно это свойство, принадлежащее любым волнам, позволяет сотням радиостанций одновременно вести радиопередачу в полной уверенности, что сигналы каждой из них «по дороге» к радиослушателю не перепутаются, не смешаются с другими.
По сходству с водяными волнами, хорошо знакомыми всем с детства, все явления, в которых картина повторяется во времени и в пространстве, называются волновыми. Так, например, для звуковой волны характерно, что через расстояние, равное ее длине, повторяется сжатие (или разрежение) воздуха (это повторение в пространстве). А в каждой данной точке наблюдается то сжатие, то разрежение, то снова сжатие (это повторение во времени).