Fale są powszechnie obserwowane w zbiornikach wodnych i wiele osób uważa, że wzory fal powstają wyłącznie w cieczy. W rzeczywistości są wszędzie. Kiedy obiekt wchodzi w interakcję z innym obiektem, oscyluje wokół otaczających cząstek i generuje falę mechaniczną. Podobnie fala elektromagnetyczna powstaje w polu elektromechanicznym, gdy naładowana cząstka oscyluje.
Oba te zjawiska generują fale i wiele osób uważa, że są takie same. Jednak obie te fale mają zupełnie inne właściwości.
Fale mechaniczne a elektromagnetyczne
Różnica między falami mechanicznymi i elektromagnetycznymi polega na tym, że fale mechaniczne są oscylacją materii fizycznych, w których energia przechodzi przez medium i musi potrzebować materii fizycznych do rozchodzenia się, podczas gdy fale elektromagnetyczne to fala pola elektromagnetycznego, która przenosi elektromagnetyczną energię promieniowania i rozchodzi się przez przestrzeń i nie wymaga materiałów fizycznych do rozmnażania.
Tabela porównawcza fal mechanicznych i elektromagnetycznych (w formie tabelarycznej)
| Parametr porównania | Fale mechaniczne | Fale elektromagnetyczne |
|---|---|---|
| Co to jest | Oscylacja materii fizycznej, w której energia przechodzi przez ośrodek | Fala pola elektromagnetycznego, która przenosi elektromagnetyczną energię promieniowania i rozchodzi się w przestrzeni |
| Rodzaj | Fale powierzchniowe, poprzeczne i podłużne. | Promieniowanie rentgenowskie, promieniowanie ultrafioletowe, światło widzialne, promieniowanie podczerwone, mikrofale i fale radiowe |
| Przykład | Dźwięk | Światło |
| Zdolność propagacji | Rozmnażanie musi wymagać materiałów fizycznych. | Nie wymaga materiałów fizycznych do rozmnażania. Może podróżować przez próżnię. |
| Poziom energii | Wysoki | Niski |
| Prędkość | Wolny | Wysoki |
Czym są fale mechaniczne?
Oscylacja materii fizycznej, w której energia przechodzi przez ośrodek, nazywana jest falą mechaniczną. Przykłady fal mechanicznych można dostrzec w życiu codziennym. Falujący wzór, jaki tworzy kamień po upuszczeniu do stawu, jest doskonałym przykładem mechanicznej fali. Podobnie, dźwięk jest również falą mechaniczną, która również rozchodzi się w powietrzu za pomocą cząsteczek powietrza. Jednak fale mechaniczne nie mogą poruszać się w próżni, ponieważ próżnia nie zawiera materiału do oscylacji.
Fale mechaniczne przenoszą energię. Z tego powodu istnieje początkowy wkład energii wymagany do mechanicznego generowania fal. Amplituda fali jest główną przyczyną powstawania fal mechanicznych. Wbrew powszechnemu przekonaniu częstotliwość nie wywołuje fal mechanicznych. Fale mechaniczne zawierają dużą energię, ale niską prędkość. Na przykład prędkość powietrza wynosi tylko 332 metry na sekundę.
Fale mechaniczne można podzielić na trzy kategorie. Są to fale powierzchniowe, fale poprzeczne i fale podłużne. Większość fal mechanicznych ma niską częstotliwość, ale dużą długość fali. Amplitudy fali mechanicznej są mierzone przez przemieszczenie podzielone przez długość fali.
Wytwarzany nieliniowo generuje efekty harmoniczne. Z drugiej strony, wystarczająco duże fale mechaniczne powodują chaotyczne efekty. Fala mechaniczna kontynuuje proces oscylacji, dopóki jej energia nie zostanie przekazana do ośrodka. Z tego powodu fala mechaniczna jest uważana za okresowe zaburzenie pola.
Czym są fale elektromagnetyczne?
Fala pola elektromagnetycznego, która przenosi elektromagnetyczną energię promieniowania i rozchodzi się w przestrzeni, nazywana jest falą elektromagnetyczną. Światło jest doskonałym przykładem fal elektromagnetycznych, które można dostrzec w codziennym życiu. Jest to zsynchronizowany efekt oscylacji pól elektrycznych i magnetycznych.
Fale elektromagnetyczne powstają z cząstek naładowanych elektrycznie. Podczas tego procesu fale te wywierają swoją siłę na inne naładowane cząstki i przenoszą energię ze swoich źródeł. Fale elektromagnetyczne generują fale poprzeczne w kierunku propagacji. Fale elektromagnetyczne mogą promieniować bez ciągłej manipulacji poruszającymi się ładunkami. Z tego powodu mogą rozprzestrzeniać się w przestrzeni.
Aby wygenerować falę elektromagnetyczną, oscylacje dwóch pól muszą być prostopadłe do siebie, a także muszą być prostopadłe do drogi propagacji energii i fali. Zgodnie z różnymi długościami fal fale elektromagnetyczne mogą być wyobcowane w różnych kategoriach; są to promienie gamma, promienie rentgenowskie, promieniowanie ultrafioletowe, światło widzialne, promieniowanie podczerwone, mikrofale i fale radiowe.
Fale elektromagnetyczne zawierają niską energię, ale dużą prędkość. Na przykład w przestrzeni próżni światło przemieszcza się z prędkością 299,792,458 metrów/sekundę. Większość fal elektromagnetycznych ma niską długość fali i wysoką częstotliwość. Z tego powodu wszystkie fale elektromagnetyczne poruszają się z prędkością światła, ale przenoszą mniej energii.
Główne różnice między falami mechanicznymi i elektromagnetycznymi
Wniosek
W życiu codziennym można dostrzec zarówno fale mechaniczne, jak i elektromagnetyczne. Dźwięk jest doskonałym przykładem fal mechanicznych. Generuje się z fizycznych oscylacji materii i wykorzystuje powietrze jako medium propagujące. Podobnie światło jest doskonałym przykładem fali elektromagnetycznej. Generuje się z pola elektromechanicznego, gdy naładowana cząstka oscyluje.
Większość fal mechanicznych porusza się z małą prędkością, ale mogą przenosić duże ilości energii. Ich amplitudy są mierzone przez przemieszczenie podzielone przez długość fali. Wytwarzany nieliniowo generuje efekty harmoniczne. Z drugiej strony, wystarczająco duże fale mechaniczne powodują chaotyczne efekty.
Z drugiej strony fale elektromagnetyczne rozchodzą się z prędkością światła, ale mogą przenosić niski poziom energii. Fale elektromagnetyczne mogą emitować bez manipulacji toczącymi się poruszającymi się ładunkami. Z tego powodu mogą rozprzestrzeniać się w przestrzeni.
