Файл: Справочник по элементарной математике, механике и физике.-1.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 04.04.2024
Просмотров: 131
Скачиваний: 4
180 |
Свет |
через трехгранпую призму луч отклонится призмой к ее основанию (рис. 83, б).
96. Линзы
Прозрачная среда (обычно стекло), ограниченная двумя сферическими поверхностями, дает линзы той или иной формы, например линзы, собирающие лучи, или двояко-
а |
5 |
Рис. 84.
выпуклые (рис. 84, а), и линзы, рассеивающие лучи, или двояковогнутые (рис. 84, б). Прямая, соединяющая центры обеих сфер, называется главной осью линзы.
Свет |
181 |
97. Фокус двояковыпуклой линзы
Центральные лучи света, идущие параллельно главной оси ! двояковыпуклой линзы, после преломления собираются в ее фокусе С (рис. 85). Фокусное расстояние двояко выпуклой линзы выражается формулой:
F —
(37)
(т ■
где т — показатель преломления вещества линзы, а г1 и г2— радиусы сферических поверхностей, ограничиваю
щих линзу.
Рис. 85. |
Рис. 86. |
98. Формула двояковыпуклой линзы
Расстояние d светящейся точки S до двояковыпуклой линзы связано с расстоянием / ее изображения до линзы (рис. 86) формулой:
]_ |
(38) |
|
d |
||
|
где F — фокусное расстояние (расстояние от фокуса до линзы).
182 |
Свет |
99. |
Преломлениеразличных лучей. Спектр |
Лучи |
разных цветов преломляются в различной |
степени. Так, например, красные лучи стеклянная призма в воздухе менее всего отклоняет к своему: основанию, фиолетовые — более всего; в порядке увеличивающейся
•преломляемости идут лучи следующих цветов: красные,
Рис. .87.
оранжевые, желтые, зеленые, голубые, синие и фиолетовые. Если из горизонтальной узкой щели (рисунок 87), освещенной белыми лучами, пропустить через горизон тально расположенную призму пучок белых лучей, то получится вертикальный спектр, состоящий из всех цветов. Белый луч содержит в себе все цвета.
100. Различные спектры
Если пучок белого света от раскаленных твердых или жидких тел пропустить через призму, то получится
Звук |
183 |
сплошной спектр; если же щель осветить лучами от светящихся паров и газов, то прошедший через призму пучок дает прерывистый (линейчатый) спектр, состоя щий из цветных линий или полос, разделенных темными промежутками; наконец, белый луч, прошедший предва рительно через какую-нибудь среду, а затем через призму, даст спектр поглощения, так как часть цветных лучен поглощает среда.
101. Невидимые лучи
Глаз не одинаково чувствителен к лучам различной цветности (различной длины волны); наиболее чувствителен он к лучам желто-зеленым; к лучам, лежащим за красным
ифиолетовым концами сплошного спектра (инфракрасные
иультрафиолетовые лучи), глаз вовсе не чувствителен; эти невидимые для глаз лучи действуют, например, на очень чувствительный термометр (инфракрасные), на фото графическую пластинку (ультрафиолетовые), на ряд самосветящнхся тел и т. д. К-числу невидимых лучей отно сятся и так называемые лучи Рентгена, которые обладают способностью проникать через непрозрачные для видимых лучей тела. Наименее прозрачны для этих лучей тяжелые
металлы, наиболее прозрачны — дерево, тело человека. Этими лучами широко пользуются в технике и медицине.
VI. ЗВУК
102. Колебательное движение
Зажатая с одного конца колеблющаяся стальная полоска (рис 89, а), колеблющаяся^ натянутая струна (рис. 89, б), у которых каждая частица А тела качается около своего центрального положения Аа перпендикулярно
184 |
Звук |
длине тела, представляют примеры поперечных колебаний. Если к укрепленной с одного конца стальной пружине подвесить небольшую гирьку и несколько ее оттянуть,
Т т
:
° в д
mi
V
Рис. 88. |
Рис. 89. |
азатем предоставить самой себе (рис. 88), то каждая точка
Впружины, будет совершать колебания вдоль ее длины;
это — пример продольных колебаний.
103. Период, частота, амплитуда
Время |
Т, в течение которого все частицы А колеблю |
|||
щегося тела (рис. 88), |
выйдя из крайнего [например, |
для |
||
рис. .89, а — правого] |
положения, снова |
возвратятся |
||
в это же |
положение, |
или, иными словами, |
время, в |
тече |
ние которого каждая точка тела совершит одно полное колебание, называется периодом колебания.
Число f полных колебаний, совершаемых частицей
Звук |
185 |
или телом в 1 сек, называется частотой колебания:
Т = |
1 |
или |
1 |
(39) |
— |
f - - j t . |
|||
Частота измеряется |
в герцах (гц): частоту |
в 1 гц |
||
имеет тело, совершающее в |
1 сек одно колебание. |
|
||
Расстояние AtA0 |
или В XS 0 колеблющейся частицы от |
своего крайнего до среднего положения (положения равно весия) называется амплитудой колебаний.
104. Волны наводе
Падая на гладкую поверхность воды, камень заставит частицы воды, лежащие под ним, несколько опуститься; после прохождения камня частицы поднимутся и затем
|
|
|
|
Рис. |
90. |
|
|
начнут колебаться: от места, куда упал камень, |
распро |
||||||
странится |
одна |
поперечная |
круговая волна, |
состоящая |
|||
из гребня и впадины (рис. 90); расстояние X, .на |
которое |
||||||
отстоят' друг от друга два соседних гребня |
или две |
||||||
соседних |
впадины, |
называется длиной поперечной волны. |
|||||
Аналогичные |
поперечные волны будут распространяться |
||||||
по натянутой |
струне, по. стержню, зажатому |
на |
одном |
||||
• конце, и т. п„ |
если |
по ним слегка ударить |
|
|
186 |
|
Звук |
|
105. |
Волны в воздухе |
Всякое |
колеблющееся тело — струна, камертон 1), коло |
|
кольчик и |
т. п. (рис. |
91) — вынуждает колебаться с тем |
же периодом Т и прилегающие к телу слои воздуха: в воз
духе в о з н и к а ю т |
про |
|
|
|
|
|
|
|||||
дольные волны, состоящие |
|
|
|
|
|
|
||||||
из сгущений и разрежений; |
|
|
|
|
|
|
||||||
расстояние |
X, |
на |
которое |
|
|
|
|
|
|
|||
отстоят друг от друга два |
|
|
|
|
|
|
||||||
соседних |
|
сгущения |
или |
|
|
|
|
|
|
|||
два соседних разрежения, |
|
|
|
|
|
|
||||||
называется |
длиной |
про |
|
|
|
|
|
|
||||
дольной волны. При ча |
|
|
|
в секунду |
воздушные |
|||||||
стоте от |
|
16 |
до 20 000 |
колебаний |
||||||||
волны воспринимаются ухом как звук. |
|
|
||||||||||
|
106. |
Скорость |
распространения волн |
|||||||||
Возникшие |
в |
упругой |
среде |
волны |
распространяются |
|||||||
с определенной для данной среды скоростью и, |
зависящей |
|||||||||||
от температуры |
среды. |
|
Так, |
скорость |
звука |
при 0°С: |
||||||
в воздухе — 331 |
м/сек |
(при |
16° — 340 м/сек), |
в воде — |
||||||||
1450 м/сек, в железе — 5100 м/сек, |
в стекле — 5500 м/сек. |
|||||||||||
107. |
Зависимость |
|
длины |
волны |
от периода |
|||||||
|
|
|
|
(частоты) |
колебания |
|
|
|||||
Если |
тело |
колеблется с периодом Т |
(частотой /), то |
|||||||||
за это время колебание распространится на X — длину одной |
||||||||||||
волны, т. |
е. |
|
|
|
|
|
|
|
v |
|
|
|
|
|
|
|
X= |
vT |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
или X = —г~- |
|
|
>) Инструмент, служащий для определения высоты тона.
|
|
|
|
|
Звук |
|
|
187 |
|
|
|
|
108. |
Отражение волн |
|
|
|||
Направление АВ, |
по которому распространяется звук, |
||||||||
наз. звуковым |
лучом. |
Если |
линейные |
размеры |
упругой |
||||
поверхности, |
на |
которую |
|
па |
|
|
|||
дает звуковой луч, больше |
|
|
|||||||
длины падающей волны, то |
|
|
|||||||
волна отражается, |
причем |
угол |
|
|
|||||
падения АВС равен |
углу |
отра |
|
|
|||||
жения CBD (рис. 92). |
|
|
|
|
|
||||
Отражение волны ухо воспри |
|
|
|||||||
нимает как эхо. |
|
|
|
|
|
|
|
||
109. |
Дифракция |
волн |
|
|
|
||||
Если |
линейные |
размеры тела, |
Рис. 92. |
|
|||||
находящегося |
на |
пути |
распрос- |
|
|||||
транения |
воздушных |
|
волн, |
не |
волны |
огибают |
|||
велики сравнительно с длиной волны, то |
препятствие. Это явление называется дифракцией волн.
110. Интерференция волн
Если две системы звуковых волн одного и того же периода посылаются в одну, точку и в этой точке нала гаются друг на друга либо своими сгущениями, либо своими разрежениями, то звук усиливается; если же сгу щения одной системы волн налагаются на разрежения другой, то звук в этой точке может либо быть слабее, либо вовсе исчезнуть; явления усиления или ослабления звука при наложении волн называются интерференцией звуковых волн.