Viļņu ātrums pret viļņu frekvenci
Viļņa ātrums un viļņa frekvence ir divas ļoti svarīgas viļņa īpašības. Viļņu ātrums raksturo enerģijas izplatīšanās ātrumu. Viļņa frekvence raksturo to, cik ātri vilnis svārstās. Abas šīs īpašības ir ļoti svarīgas viļņa definēšanai un aprakstīšanai. Pareizas zināšanas par šiem jēdzieniem ir nepieciešamas, lai izceltos tādās jomās kā klasiskā mehānika, kvantu mehānika un pat vienkāršie lauki, piemēram, akustika. Šajā rakstā mēs apspriedīsim, kāda ir viļņu frekvence un viļņu ātrums, to definīcijas, viļņu ātruma un viļņu frekvences līdzības un visbeidzot atšķirības starp viļņu ātrumu un viļņu frekvenci.
Viļņu frekvence
Frekvence ir jēdziens, kas tiek apspriests periodiskās objektu kustībās. Lai saprastu frekvences jēdzienu, ir nepieciešama pareiza izpratne par periodiskām kustībām. Periodisku kustību var uzskatīt par jebkuru kustību, kas atkārtojas noteiktā laika periodā. Planēta, kas griežas ap sauli, ir periodiska kustība. Satelīts, kas riņķo ap Zemi, ir periodiska kustība; pat līdzsvara lodīšu komplekta kustība ir periodiska kustība. Lielākā daļa periodisko kustību, ar kurām mēs sastopamies, ir apļveida, lineāras vai pusapaļas. Periodiskai kustībai ir frekvence. Biežums nozīmē, cik notikums ir “bieži”. Vienkāršības labad mēs pieņemam biežumu kā notikumus sekundē. Periodiskas kustības var būt vienotas vai neviendabīgas. Formai var būt vienāds leņķa ātrums. Tādas funkcijas kā amplitūdas modulācija var būt ar dubultu periodu. Tās ir periodiskas funkcijas, kas iekapsulētas citās periodiskajās funkcijās. Viļņa frekvence ir īpašība, ko nosaka viļņa avots. Tādiem viļņiem kā gaisma un skaņa viļņa frekvence paliek nemainīga neatkarīgi no tā, kādā vidē tas pārvietojas.
Viļņa ātrums
Viļņa ātrums ir ātrums, ko vilnis izplatās vidē. Viļņu ātrums ir barotnes īpašums. To var raksturot ar terminu impedance. Impedance ir barotnes pretestība viļņa izplatībai. Barotne ar lielāku pretestību izraisīs viļņa kustību lēnāk, savukārt vide ar zemāku pretestību - vilni virzīsies ātrāk. Savienojumu starp viļņa ātrumu un viļņa frekvenci dod slavenais vienādojums V = f λ, kur V ir viļņa ātrums, f ir viļņa frekvence un λ ir viļņa garums. Medija pretestība ir atkarīga arī no viļņa frekvences.
Kāda ir atšķirība starp viļņu ātrumu un viļņu frekvenci?
• Viļņa ātrums ir ātruma vērtība, ko mēra metros sekundē. Viļņu frekvence ir frekvences vērtība, ko mēra hercos.
• Viļņa ātrums ir barotnes īpašums noteiktam viļņu tipam. Viļņu frekvence ir īpašība, ko nosaka avota frekvence.
• Viļņa frekvence paliek nemainīga neatkarīgi no vidēja, pa kuru viļņi pārvietojas. Viļņu ātrums mainās ar barotni. Šīs viļņa ātruma izmaiņas izraisa tādus novērojumus kā refrakcija.
