Ceistean Eisimpleir air Prionnsabalan Tonn
’S e iongantas fiosaigeach a th’ ann an tonnan a tha a’ cluich pàirt riatanach ann am mòran thaobhan de bheatha làitheil agus saidheans. Le bhith a’ tuigsinn phrionnsabalan bunaiteach tonnan, is urrainn dhuinn tuigse nas fheàrr fhaighinn air an t-saoghal mun cuairt oirnn. San artaigil seo, bruidhnidh sinn air diofar eisimpleirean de dhuilgheadasan co-cheangailte ri prionnsabalan tonn riatanach, leithid tonnan meacanaigeach, tonnan electromagnetic, agus iongantasan co-cheangailte eile.
Tuigse Bhunasach air Tonnan
Is e buaireadh a th’ ann an tonn a bhios a’ sgaoileadh tro mheadhan (leithid uisge no èadhar) no àite. Faodar tonnan a sheòrsachadh a rèir mar a bhios iad a’ sgaoileadh agus am meadhan troimhe a bhios iad a’ siubhal. Is iad an dà phrìomh roinn tonnan meacanaigeach, a dh’ fheumas meadhan, agus tonnan electromagnetic, a dh’ fhaodas sgaoileadh às aonais meadhan. Faodar tonnan a sgaradh cuideachd ann an tonnan transverse agus longitudinal a rèir stiùireadh crathadh mìrean taobh a-staigh a’ mheadhain.
Eisimpleirean de Phrionnsabalan Tonn
Prionnsabal an t-Superposition
Tha prionnsabal an t-suas-chur ag ràdh nuair a choinnicheas dà thonn no barrachd ann am meadhan, gur e suim vectar aimplitiudan gach tonn an t-eadar-theachd a thig às aig a’ phuing sin. Tha am prionnsabal seo deatamach airson tuigse fhaighinn air iongantas eadar-theachd.
Eisimpleir de dhuilgheadas superposition:
Bidh dà thonn sinusoidal a’ coinneachadh aig puing air uachdar an uisge le leudan A1 = 3 cm agus A2 = 4 cm, fa leth. Ma tha an dà thonn seo ann an ìre, obraich a-mach leud na tonn a thig às.
Jawaban:
Leis gu bheil an dà thonn ann an ìre, is e leud na tonn a thig às suim an dà leud:
[ A_{\text{iomlan}} = A_1 + A_2 = 3 \, \text{cm} + 4 \, \text{cm} = 7 \, \text{cm} \]
Lagh Snell
Tha lagh Snell a’ buntainn ri ath-bhriseadh tonnan nuair a thèid iad a-steach do mheadhan eadar-dhealaichte, mar eisimpleir bho èadhar gu uisge. Tha seo air a chur an cèill leis an fhoirmle:
[n_1 \sin \theta_1 = n_2 \sin \theta_2]
far a bheil n(1) agus n(2) nan clàran-amais ath-tharraingeach airson meadhan 1 agus 2, agus heta(1) agus heta(2) nan ceàrnan tachartais agus ath-tharraingeach.
Ceistean Eisimpleir Ath-tharraing:
Bidh gath solais a’ siubhal bhon adhar (clàr-amais ath-tharraingeach = 1) agus a’ dol a-steach don uisge (clàr-amais ath-tharraingeach = 1.33) aig ceàrn tachartais de 30°. Obraich a-mach ceàrn an ath-tharraing san uisge.
Jawaban:
A’ cleachdadh lagh Snell:
[1 \cdot \sin(30^\circ) = 1.33 \cdot \sin(\theta_2)]
[sin(30^circ) = 0.5]
[0.5 = 1.33 ⋅ sin(θ²)]
[sin(θ²) = (0.5) agus (1.33) timcheall air 0.376]
[θ₂ = sin₁(0.376) timcheall air 22.2]
Feinimean Diffraction
Is e diffraction lùbadh tonnan nuair a choinnicheas iad ri cnapan-starra agus a thèid iad tro bheàrnan cumhang, leis an iongantas seo nas follaisiche ma tha meud a’ bheàirn co-chosmhail ris an tonn-fhaid.
Ceistean Eisimpleir air Diffraction:
Bidh tonn-fuaime le tonn-fhaid de 0,5 meatair a’ dol tro shliseag a tha 1 meatair a leud. Bruidhinn air mar a bheir seo buaidh air difraction na tonn.
Jawaban:
Leis gu bheil leud an t-sliseag nas motha na an tonn-fhaid, bidh na tonnan fuaim a’ fulang le difraction, ach chan eil e gu mòr. Nam biodh leud an t-sliseag nas lugha no co-ionann ris an tonn-fhaid, bhiodh an difraction nas follaisiche.
Tonnan Electromagnetic
Tha tonnan dealan-mhagnaiteach (EM) a’ gabhail a-steach tonnan rèidio, meanbh-thonnan, solas infridhearg, solas faicsinneach, solas ultraviolet, ghathan-X, agus ghathan gamma. Eu-coltach ri tonnan meacanaigeach, chan fheum tonnan EM meadhan airson sgaoileadh.
Lagh Planck
Faodar coimhead gu tric air iongantas nan tonnan electromagnetic bho shealladh fiosaig an latha an-diugh, leithid lagh Planck a tha ag ràdh gu bheil lùth proton co-rèireach ris an tricead aige:
[E = h \cdot f \]
far a bheil (E) na lùth, (h) na cunbhalachd Planck (6.626 × 10⁻⁴, Js), agus (f) na tricead.
Ceistean Eisimpleir Tonn Electromagnetic:
Ma tha tricead an t-solais ultraviolet 8x 1014, Hz, dè an lùth a th’ aige?
Jawaban:
[E = 6.626 × 10⁻⁴, Js × 8 × 10⁻⁴, Hz = 5.301 × 10⁻⁴, J]
Penutup
Tha tuigse air prionnsabalan bunaiteach tonnan deatamach airson fiosaig agus a cleachdaidhean ann an teicneòlas làitheil a sgrùdadh. Bho phrionnsabalan cur-ris gu ath-fhilleadh gu diffraction, bheir iad sealladh air mar a bhios tonnan ag eadar-obrachadh leis an àrainneachd aca agus a’ toirt buaidh air na rudan a chì sinn.
Tro na h-eisimpleirean a chaidh a thaisbeanadh, is urrainn dhuinn tuigse nas doimhne fhaighinn air mar as urrainnear na teòiridhean seo a chur an sàs, agus aig an aon àm ar tuigse air bun-bheachd iomlan nan tonn a neartachadh. Ann an saidheans adhartach, tha na prionnsabalan seo fhathast gan cleachdadh ann an raointean leithid cian-chonaltradh, optaig, agus eadhon cosmology, gan dèanamh nan bunait riatanach do dh’ oileanaich fiosaig agus luchd-rannsachaidh a thuigsinn.
