ВОЛНЫ

ВОЛНЫ, по определению основателя волновой теории света Юнга (Joung, 1802), представляют такое колебательное движение, к-рое распространяется через все точки среды, при чем после совершения колебания частицы среды прекращают свое движение. Исключением является случай, когда колеблющееся тело сообщает среде последовательные периодические колебания. Все явления, подходящие под определение Юнга, должно назвать волновыми. I. В. в упругих шнурах и стержнях (В. в пространстве одного измерения). Если конец А (см. рисунок 1) слабо натянутого шнура быстро поднять и так же быстро опустить, то на шнуре образуется волнообразный изгиб С (I), который и побежит вдоль шнура в виде волны (II, III). Доходя до _с препятствия В, ~~7/\_д волна не уничтожается, но испытывает отражение, при чем, в случае если конец В закреплен, получается изменение положения изгиба С, как это видно на рис. 1, IV. Отраженная В. распространяется в пространстве, как и волна, распространяющаяся с постоянной скоростью, и различные моменты прохождения волн в шнуре изображены на рис. 1 (IV, V, VI). Возможны отражения волн и в том случае, когда один шнур связан с другим, имеющим другую массу в единице длины и другую упру-

X/ZT

"\ Г Рисунок 1. гость. Если шнур, закрепленный в своих двух концах, ритмически с известной частотой поднимается и опускается в одной точке А (см. рисунок 1), то по шнуру побегут ряд В. распространяющихся и ряд В. отраженных, идущих от препятствия; обе серии В. накладываются друг на друга и образуют новую модификацию В., к-рая носит название стоячих В. В простейшем случае, если за время половины полного колебания колебательное движение от А распространяется до В в стоячей волне, точки А и В будут неподвижны, и максимальный размах будет в точке С (см. рисунок 2). Последовательные стадии колебания изобразятся пунктирными линиями. Описанные В. носят название В.с поперечным колебанием; в стержнях возможно получить В. с продольными колебаниями. Если в стержне, укрепленном одним концом в стене, вызвать толчок или растяжение, тогда у конца образуется либо сжатие, либо расширение слоев веществ стержня, при чем эти деформации волнообразно распространяются вдоль стержня до его другого конца, где отражаютсяи сно-                * ва приходят к началу стержня. По- у сылая периодиче- <ф>' ские деформации " "._.~-----............'.'.'•-■'' ^в вдоль стержня с            '""■.............." " известным рит-                  р_ис. 2. мом, можно получить непрерывный поток волн, складывающихся из сжатых слоев вещества, перемещающихся вдоль стержня. При распространении продольных В. до препятствия и отражении В. от него образуются также стоячие В., характеризующиеся тем, что некоторые части стержня остаются неподвижными (узлы колебаний) и некоторые части дают максимальные продольные движения (пучности колебаний); в пучностях, где наблюдается максимальное движение, нет изменений плотности вещества, а в узлах эти изменения наибольшие. — Волнами в трубках с поперечными перемещениями частиц являются пульсовые волны в артериях, где вливание крови вызывает образование местного раздувания, которое, благодаря упругости стенок артерии, перемещается вдоль нее со скоростью, не совпадающей со скоростью течения крови. Волны, возникающие в шнурах, способны оказывать при распространении механические действия. Если на шнур, укрепленный одним концом В к стене, надето кольцо и другой конец шнура А дает периодические В., то эти последние заставляют кольцо перемещаться от А к В. Сила, вызывающая это, явление, носит название волнового или лучевого давления. II. В. на границе двух сред различной плотности. Примером таких В. являются В. на поверхности жидкости и газа, В., распространяющиеся на поверхности океанов, морей и озер. К этим же В. относятся также поверхностные В. на границе земли и воздуха, возникающие при землетрясениях (волны Релея). В. на границе двух сред обнаруживают при встрече с препятствиями отражение, диффракцию, *(8 преломление, интерференцию (см.). Частицы жидкости в самых поверхностных слоях описывают круговые движения, переходящие на некоторой глубине в эллиптические. В природе волны на границе двух сред имеют огромное значение не только в учении о В. на поверхности океанов, но и о волнах, образовавшихся на границе двух воздушных слоев разной плотности и влажности. Эти волны, как показал Гельм-гольц, приводят к появлению облаков, имеющих форму параллельных рядов. В больших озерах Швейцарии могут образовываться стоячие колебания воды с большим периодом, зависящим от размеров озера, вполне напоминающие те стоячие колебания уровня воды, которые наблюдаются в воде, налитой на блюдечко, если последнее слегка покачать. Если В. падают на плавающее тело больших размеров, напр., бревно, лодку и т. д., то тело, располагаясь параллельно гребням В. своей длинной стороной, испытывает со стороны В. давление. Этим объясняется, почему при движении волн к берегу они приносят твердые предметы. III. В. в пространстве трех измерений. Такие В. могут возникать в любых упругих средах, при чем в твердых упругих средах возникают В. продольные, распространяющиеся с большей скоростью, и волны поперечные, распространяющиеся с меньшей скоростью. В газах возникают только волны с продольными колебаниями. В. с поперечными колебаниями возникают в эфире и дают начало электромагнитным В. света и радиотелеграфа. Все эти В. обнаруживают явления отражения, преломления, интерференции и диффракции. В. поперечные, кроме того, обнаруживают поляризацию (см.). В. акустические, как и световые, оказывают давление на поставленные на их пути препятствия, и величина давления света вычисляется по электромагнитной теории света Максвелла. Явления полярного сияния, магнитных бурь, солнечной короны и, наконец, явление кометных хвостов объясняются световым давлением. Лит.: Лазарев П. П., Волны и их роль в природе, «Природа», 1916, № 5—6; v. Helmholtz Н., Die Lehre von den Tonempfindungen, Braunschweig, 1913,—в этом сочинении в первой части вполне популярно излагается учение о волнах в применении к акустике. Общие принципы учения о волнах нужно искать в учебниках акустики и оптики—см. Гр и мз е л ь Э., Курс физики, ч. 1, М.—Л., 1928; Н е ми р о в с к и и Л., Акустика физическая, физиологическая и музыкальная, М.—П., 1923; Тип-даль Д., Звук, Москва, 1922; Хвольсон О., Курс физики, т. II, Берлин, 1923.                   II. Лазарев.