Волновые процессы

Изучение волновых процессов целесообразно начинать с механических волн, распространяющихся в упругих средах. Следует понять раз­личие между колебанием и волной, уметь записать и пояснить уравнение бегущей и отраженной волны, а также параметры и понятия, (например, волновая поверхность, фронт), характеризующие синусоидальную волну. Необходимо также: понять, что распространение волны связано с перено­сом её энергии в направлении распространения, знать принцип суперпозиции (наложения) волн, понимать разницу между фазовой и групповой скоростью распространения волны. Особое внимание следует уделить ин­терференции волн как важнейшему явлению, характерному для волновых процессов любой физической природы.

При изучении стоячей волны, образующейся при интерференции двух встречных волн одинаковой частоты и равных амплитуд, необходимо отме­тить два обстоятельства: отсутствие переноса энергии в пространстве и дискретный характер возможных значений энергии стоячей волны. Пони­мание последнего обстоятельства должно психологически подготовить студента к пониманию квантования значений ряда физических величин (энер­гии, момента импульса и др.) при изучении квантовой оптики и кванто­вой механики.

В качестве примера механических волн в упругих средах студент должен изучить звуковые волны, их свойства и специфические особеннос­ти.

Переходя к изучению электромагнитных волн, студент должен: ясно представлять физический смысл уравнений Максвелла (в интегральной фор­ме); усвоить, что переменные электрическое и магнитное поля взаимосвя­заны, поддерживают друг друга и могут существовать независимо от источ­ника, их породившего, распространяясь в пространстве в виде электромаг­нитной волны. Другими словами, электромагнитная волна - это распростра­няющееся в пространстве электромагнитное поле. Студенту необходимо: разобраться в свойствах и шкале электромагнитных волн, их излучении, приеме, практическом применении, уяснить, что элементарным излучате­лем электромагнитной волны является гармонически колеблющийся элек­трический диполь.