Рубрика «волны»

Экзотический карандаш: обнаружение второго звука в обыкновенном графите - 1

Проснуться утром под пение туканов, посмотреть прогноз погоды и увидеть все те же +28, надеть любимые шорты и пойти гулять по городу, отогнать наглых обезьян от мусорного бака, прогуляться по пальмовой аллее, присесть на лавку перед озером и покормить фламинго, вспомнить про подготовку к зиме и купить еще одни шорты. Для кого-то подобный день не является чем-то необычным, но для нас (я имею в виду жителей континентальных климатических регионов) это самая настоящая экзотика. При чем тут фламинго и туканы к физике, спросите вы? А при том, что физике тоже не чужда экзотика, проявляющаяся в процессах, веществах и явлениях, которые каким-то образом отличаются от общепринятой нормы. Сегодня мы поговорим именно об одном из таких явлений — втором звуке, который был обнаружен в обыкновенном графите. Что в нем такого экзотического, как ученые его нашли и должны ли мы разделять их восторг от открытия? Ответы мы найдем, там где и обычно — нет, не в гугле, а в докладе исследовательской группы. Поехали.Читать полностью »

Отголоски прошлого: опыт Юнга в основе нового метода рентгеновской спектроскопии - 1

В 1803 году некий джентльмен опубликовал труд, в котором описывал эксперимент, доказывающий волновую теорию света. Этим джентльменом был Томас Юнг, а его опыт носил название «эксперимент с двумя щелями». Прошло уже более двух веков, но опыт Юнга не был забыт и даже стал фундаментом нового метода рентгеновской спектроскопии, который позволяет более детально изучить физические свойства твердого тела. Итак, почему опыт Юнга считается одним из основополагающих в физике, как его применили современные ученые и что у них из этого получилось мы узнаем из доклада исследовательской группы. Поехали.Читать полностью »

Величайшая ошибка в истории физики - 1
Сегодня мы считаем, что все частицы, от массивных кварков до безмассовых фотонов, имеют двойную корпускулярно/волновую природу. Сотни лет назад люди рассматривали только частицы. Но в 1818 году волнам суждено было совершить триумфальное возвращение на основе исследований природы света.

Все мы любим наши наиболее ценные идеи по поводу устройства мира и Вселенной. Наша концепция реальности часто неразрывно связана с нашим представлением о самих себе. Но быть учёным – значит, быть готовым подвергать сомнению все эти представления при каждой их проверке. Всего лишь одного наблюдения, измерения или эксперимента, противоречащего теории, бывает достаточно для того, чтобы пересмотреть или полностью отказаться от нашего представления о реальности. Если мы можем воспроизвести эту научную проверку и убедительно показать, что она не совпадает с преобладающей теорией, мы закладываем основы научной революции. Но если кто-то не хочет подвергать теорию или предположения проверкам, он, возможно, совершает величайшую ошибку в истории физики.
Читать полностью »

Как два фотографа случайно запечатлели одну и ту же миллисекунду - 1

3 марта во время сильного зимнего шторма на восточном побережье [США] я направился к океану, чтобы поснимать волны в движении. Мой путь привёл меня к Грейт Айлэнд Коммон в Нью-Касл, главной достопримечательностью которого является маяк Уэйлбек, находящийся в километре от берега. Я надеялся сделать фото волн, разбивающихся об него, и матушка-природа меня не подвела.

Грейт Айлэнд Коммон – большой парк, в который люди летом приезжают на пикники, а зимой – понаблюдать за океаном.

По прибытию я расположил свой штатив и Canon 5D Mark IV с объективом Sigma 150-600mm справа от дерева, чтобы отгородиться от жёсткого северного ветра. Как многие из вас знают, довольно сложно удержать в неподвижности 600 мм объектив, даже на треноге.

Я настроил камеру и стал ждать, пока не увидел волну, начавшую ударяться об маяк. Я продолжал снимать, пока всплеск не закончился, не зная заранее, как поведёт себя волна. Большинство снимков не удались, но порядка трёх из тех, что были сделаны за 45 мин, были весьма неплохими.
Читать полностью »

Быстрый рендеринг океанских волн на мобильных устройствах - 1

Моделирование воды в компьютерной графике в реальном времени до сих пор остается весьма сложной задачей. Особенно актуально это при разработке компьютерных игр, в которых требуется создать визуально привлекательную картинку для игрока в рамках жесткого ограничения вычислительных ресурсов. И если на десктопах программист еще может рассчитывать на наличие мощной видеокарты и процессора, то в мобильных играх необходимо опираться на значительно более слабое железо.

В этой статье мы хотели поговорить о моделировании волн в открытом море и представить алгоритм, который позволил достичь достаточно интересные результаты при приемлемых 25-30Fps на среднем китайфоне.

Читать полностью »

1. Разбираемся в физике частиц: мяч на пружине
2. Разбираемся в физике частиц: 2) квантовый шар на пружине
3. Разбираемся в физике частиц: 3) волны, классический вид
4. Разбираемся в физике частиц: 4) волны, классическое уравнение движения
5. Разбираемся в физике частиц: 5) квантовые волны

На самом деле мы уже некоторое время назад зашли на территорию полей, просто я вас об этом не предупредил – я хотел сконцентрироваться на волнах, возникающих на этих полях. Описывая то, как ведут себя волны, мы выражали их форму и зависимость от времени при помощи функции Z(x,t). Ну так вот, Z(x,t) – это поле. Это функция пространства и времени с уравнением движения, определяющим её поведение. Подходящей функцией движения была бы такая, что если Z увеличивается или уменьшается в определённой точке, то Z будет уменьшаться или увеличиваться в соседних точках чуть попозже. Эта особенность позволяет волнам оказываться в числе решений уравнения.

В этой статье мы посмотрим на несколько примеров полей Z(x,t), чьи уравнения движения разрешают наличие волн. Физическая интерпретация у этих полей будет самой разной. Они описывают разные свойства разных материалов. Но уравнения, которым они удовлетворяют, и волны, которые они демонстрируют, будут удовлетворять очень похожей математике, и вести они себя тоже будут похоже, несмотря на различное физическое происхождение. Это в будущем станет очень важным моментом.
Читать полностью »

Вернёмся к уравнению колебаний шара на пружине

В одной из первых статей цикла мы сначала вывели формулу для колебательного движения шара

$ z(t)=z_0 + A cos [ 2 π ν t ] $

А затем нашли уравнение движения, для которого эта формула была решением

$ d^2z/dt^2=– K/M (z – z_0) $

Здесь
• d2z/dt2 обозначает изменение по времени изменения по времени z(t).
• K – сила пружины, М – масса шара, z0 — равновесное положение.
• ν = √ K/M / 2π

Ключевым шагом для получения последнего уравнения частоты, выраженной через К и М был подсчёт d2z/dt2 для колебательного движения шара z(t) = z0 + A cos [ 2 π ν t ]. Мы нашли, что

$ d^2z/dt^2=– (2 π ν)^2 (z – z_0) $

Читать полностью »

Разобравшись с уравнениями для колебаний – описывающими практически всё, что скачет, вибрирует, катается вперёд-назад, как шар на пружине – можно переходить к настолько же распространённому явлению природы, волнам. Волны есть везде: звук и свет, землетрясения, рябь на поверхности пруда, и т.п.

image

Рис. 1

Но перед этим предупреждаю, что термин «волна» может вводить в заблуждение, поскольку в физике он означает не то же самое, что в английском языке. В физике он не означает того, что мы обычно могли бы назвать волной на краю океана – один гребень и одна впадина. В физике волны – это последовательность волн, несколько гребней и впадин, совместно движущихся в одном направлении. У волны простейшего вида все гребни одинаковой высоты и отстоят друг от друга на одно расстояние. Мы будем рассматривать именно такой случай.

Волны – выдающееся явление, если задуматься. Представьте, что вы с другом взяли длинную верёвку и туго натянули её в комнате (рис. 2). Затем представьте, что ваш друг поболтал несколько раз вверх и вниз одним концом верёвки (зелёным). На его конце верёвки появится волна, и она пройдёт по комнате к вашему концу верёвки (красному).
Читать полностью »

Учёные получили изображение света, который ведёт себя как волна и частица одновременно - 1

Учёным из швейцарии и США впервые удалось запечатлеть свет, ведущий себя одновременно как волна и как частица. Для проведения эксперимента использовался уникальный электронный микроскоп в швейцарской лаборатории EPFL.

Со школы мы знаем принцип корпускулярно-волнового дуализма – в некоторых случаях свет ведёт себя, как волна, а в некоторых – как набор частицы (фотоны). Альберт Эйнштейн использовал этот принцип, объяснив, почему некоторые металлы излучают электроны, когда на них падает свет. Однако до этого момента эксперимент, позволяющий увидеть, как это происходит, не удавалось поставить. Теперь же учёным удалось сделать нечто вроде фотографии света, на которой видно и частицы и волны.
Читать полностью »


https://ajax.googleapis.com/ajax/libs/jquery/3.4.1/jquery.min.js