Толқын ұзындығы және амплитуда
Толқын ұзындығы мен амплитудасы толқындар мен тербелістердің екі қасиеті. Толқын ұзындығы толқынның қасиеті, бірақ амплитудасы толқынның да, тербелістің де қасиеті. Толқын ұзындығы мен амплитудасы ұғымдары толқындар мен тербеліс, байланыс, жарық және басқа электромагниттік сәулелену және басқа да әртүрлі өрістер сияқты салаларда кеңінен қолданылады. Бұл мақалада біз толқын ұзындығы мен амплитудасы деген не екенін, олардың анықтамаларын, осы екеуінің арасындағы ұқсастықтарды, олардың қолданылуын және соңында толқын ұзындығы мен амплитуданың айырмашылығын талқылаймыз.
Амплитуда
Амплитуда – периодты қозғалыстың өте маңызды қасиеті. Амплитуда ұғымын түсіну үшін гармоникалық қозғалыстардың қасиеттерін түсіну керек. Қарапайым гармоникалық қозғалыс - бұл орын ауыстыру мен жылдамдық арасындағы қатынас a=-ω2x түрінде болатын қозғалыс, мұндағы «a» - үдеу және «x» - орын ауыстыру. Үдеу мен орын ауыстыру параллельге қарсы. Бұл нысанға түсетін таза күш те үдеу бағытында екенін білдіреді. Бұл қатынас нысан орталық нүктеде тербелетін қозғалысты сипаттайды. Ауысу нөлге тең болғанда объектіге түсетін таза күш те нөлге тең болатынын көруге болады. Бұл тербелістің тепе-теңдік нүктесі. Тепе-теңдік нүктесінен объектінің максималды ығысуы тербеліс амплитудасы деп аталады. Қарапайым гармоникалық тербелістің амплитудасы жүйенің толық механикалық энергиясына қатаң тәуелді. Қарапайым серіппе үшін – массалық жүйе, егер толық ішкі энергия Е болса амплитудасы 2Е/к тең, мұндағы k серіппенің серіппелі тұрақтысы. Амплитудада лездік жылдамдық нөлге тең, сондықтан кинетикалық энергия да нөлге тең болады. Жүйенің жалпы энергиясы потенциалдық энергия түрінде болады. Тепе-теңдік нүктесінде потенциалдық энергия нөлге айналады.
Толқын ұзындығы
Толқын ұзындығы - толқындар астында талқыланатын ұғым. Толқынның толқын ұзындығы - толқынның пішіні қайталана бастайтын ұзындық. Мұны толқындық теңдеу арқылы да анықтауға болады. Уақытқа тәуелді ψ(x, t) толқын теңдеуі үшін, егер берілген уақытта ψ(x, t) екі x мәні үшін тең болса және екі нүктенің арасында ψ мәні бірдей нүктелер болмаса, x айырмасы мәндер толқынның толқын ұзындығы ретінде белгілі. Толқынның толқын ұзындығы, жиілігі және жылдамдығы арасындағы байланыс v=f λ арқылы берілген, мұнда f – толқын жиілігі, λ – толқын ұзындығы. Берілген толқын үшін толқын жылдамдығы тұрақты болғандықтан толқын ұзындығы жиілікке кері пропорционал болады.
Толқын ұзындығы мен амплитуданың айырмашылығы неде?
• Толқын ұзындығы – толқындар үшін ғана анықталған, бірақ амплитудасы тербелістерге немесе тербелістерге анықталған қасиет.
• Толқын ұзындығы толқынның жылдамдығы мен жиілігіне байланысты қасиет, ал амплитудасы тербелістің жалпы энергиясына тәуелді қасиет.
