Dla miłośników fizyki różne fale i ich właściwości mogą być krystalicznie czyste, ale dla innych różnica między falami mechanicznymi i elektromagnetycznymi może nie być tak łatwa do uchwycenia. Jednak te dwa rodzaje fal różnią się na kilka sposobów, mimo że oba rozchodzą się wokół nas.
Fala mechaniczna a fala elektromagnetyczna
Różnica między falami mechanicznymi i elektromagnetycznymi polega na tym, że fale mechaniczne nie mogą przemieszczać się bez ośrodka, podczas gdy fale elektromagnetyczne mogą przemieszczać się w próżni za pomocą dowolnego ośrodka.
Inną wyraźną różnicą między nimi jest to, że odległość pokonywana przez fale mechaniczne zależy od elastyczności ośrodka, którego używa, podczas gdy charakterystyka fali elektromagnetycznej zależy od działania pól magnetycznych i elektrycznych.
Te dwa rodzaje fal różnią się również szybkością. Fala mechaniczna porusza się znacznie wolniej niż fala elektryczna, która porusza się tak szybko jak światło. Przykładem fali mechanicznej jest fala dźwiękowa, podczas gdy mikrofala i fala radiowa są przykładami fal elektromagnetycznych.
Tabela porównawcza między falą mechaniczną a falą elektromagnetyczną (w formie tabelarycznej)
| Parametr porównania | Fale mechaniczne | Fale elektromagnetyczne |
|---|---|---|
| Średni | Nie możesz podróżować bez medium | Może podróżować bez nośnika |
| Czynniki wpływające | Elastyczność i bezwładność | pola magnetyczne i elektryczne |
| Prędkość | Podróżuje z prędkością medium | Podróżuje z prędkością światła |
| Rodzaje | Poprzeczne i wzdłużne | Tylko poprzeczne |
| Przykłady | Fale dźwiękowe, fale powierzchniowe | Mikrofale, fale radiowe itp. |
Co to jest fala mechaniczna?
Zgodnie z definicjami, fale mechaniczne to fale będące wynikiem oscylującej materii, a ich ruch jest tym, co przenosi falę do przodu. Oznacza to również, że fale mechaniczne zawsze wymagają do przemieszczania się ośrodka i nie mogą przemieszczać się w próżni.
Dlatego fala mechaniczna może mieć prędkość ograniczoną do prędkości ośrodka i może poruszać się tylko w kierunku, w którym jest przenoszona przez ośrodek. Ten rodzaj fali wymaga również początkowej ilości energii, aby rozpocząć ruch.
Fala mechaniczna może mieć trzy typy: fale podłużne, poprzeczne i powierzchniowe. Fala podłużna powstaje, gdy cząstki ośrodka oscylują równolegle do kierunku fali.
Fala poprzeczna powstaje, gdy cząstki fali drgają prostopadle do kierunku ruchu, natomiast fala powierzchniowa powstaje, gdy fale poruszają się na granicy dwóch ośrodków. Przykładem fali powierzchniowej są zmarszczki w zbiorniku wodnym.
Co to jest fala elektromagnetyczna?
Fale elektromagnetyczne są wynikiem przyspieszania naładowanych elektrycznie cząstek, które interweniują na inne cząstki wokół nich. W polu elektromagnetycznym żadne cząstki nie oscylują, ale fotony same się rozchodzą i tworzą falę. Pola elektromagnetyczne opierają się na czterech prawach Maxwella.
Pole elektromagnetyczne powstaje w wyniku zmiany pól elektrycznych i magnetycznych, których kierunek jest skierowany do siebie pod kątem 90 stopni. Kierunki tych pól są również prostopadłe do kierunku propagacji energii i fali.
Ponieważ promieniowanie elektromagnetyczne nie składa się z cząstek, a jedynie z oscylujących pól elektrycznych i magnetycznych, nie potrzebuje żadnego ośrodka do rozchodzenia się. Mogą więc podróżować w próżni. Prędkość fali elektromagnetycznej jest równa prędkości światła. Fale elektromagnetyczne rządzą się prawami elektrodynamiki kwantowej.
Innymi słowy, fale elektromagnetyczne składają się z fotonów, które są nienaładowanymi cząstkami, które mogą podróżować z prędkością światła. Fale te propagują energię, pęd i moment pędu z dala od źródła.
Ponieważ fotony te oddalają się od swojego macierzystego źródła, nie wymagają już ciągłego dostarczania energii, aby utrzymać je w ruchu, a tym samym tworzą to, co nazywa się polem dalekim. Pole otaczające ładunek rodzicielski, który w pierwszej kolejności utworzył falę, nazywa się polem bliskim.
Główne różnice między falą mechaniczną a falą elektromagnetyczną
Wniosek
Zarówno fale mechaniczne, jak i elektromagnetyczne są źródłem rozchodzenia się energii z jednego miejsca do drugiego. Wśród różnych typów fal w fizyce te dwa są najczęściej spotykane i omawiane.
Główna różnica między falami mechanicznymi i elektromagnetycznymi polega na tym, że fale mechaniczne nie mogą przemieszczać się bez ośrodka i mogą mieć prędkość ograniczoną do prędkości ośrodka, podczas gdy fale elektromagnetyczne mogą przemieszczać się w próżni z pomocą dowolnego ośrodka i mogą przemieszczać się z prędkością światła.
Fale mechaniczne to fale, które są wynikiem oscylującej materii, a ten rodzaj fali wymaga również początkowej ilości energii, aby rozpocząć ruch, podczas gdy fale elektromagnetyczne są wynikiem przyspieszania naładowanych elektrycznie cząstek, które interweniują wpływają na inne cząstki wokół nich.
Fala mechaniczna może być trzech rodzajów: podłużna, poprzeczna i powierzchniowa, podczas gdy fala elektromagnetyczna może być tylko falą poprzeczną. Przykładem fali mechanicznej są zmarszczki w zbiorniku wodnym, podczas gdy fale elektromagnetyczne to mikrofale, fale radiowe i promienie ultrafioletowe.
Odległość pokonywana przez fale mechaniczne zależy od elastyczności i bezwładności ośrodka, z którego korzysta, natomiast charakterystyka fali elektromagnetycznej zależy od działania pól magnetycznych i elektrycznych. Fala mechaniczna rozprowadza energię tylko w cząsteczkach, podczas gdy pole elektromagnetyczne rozprowadza energię, pęd i moment pędu.
