الفيزياء · المسرد

ما معنى الإشارة؛ الإشارة الجيبية؟

تعريف 5.1 الفيزياء الجامعية — السنة الأولى · الفصل 5 — انتشار الإشارة: الأمواج المتقدمة والمستقرة

الإشارة مقدار فيزيائي يتغير مع الزمن ويحمل معلومة: كفَرْط الضغط الصوتي عند مِجهار، أو التوتر عند هوائي، أو الانتقال المستعرض لنقطة من وتر. أما الإشارة الجيبية

s(t)=Acos(ωt+φ)s(t) = A\cos(\omega t + \varphi)

فلها السعة A>0A > 0 والتواتر الزاوي ω\omega (rad/s\mathrm{rad}/\mathrm{s}) والتواتر f=ω/2πf = \omega/2\pi والدور T=1/fT = 1/f والطور الابتدائي φ\varphi؛ والمقدار ωt+φ\omega t + \varphi هو طورها في اللحظة tt.

أمثلة

مثال 5.14 (مكبّرا صوت)

مكبّرا صوت يفصل بينهما 2.0m2.0\,\mathrm{m} يعزفان النغمة نفسها عند 850Hz850\,\mathrm{Hz} على الطور نفسه (λ=0.40m\lambda = 0.40\,\mathrm{m}). وعلى المحور العمودي المنصِّف يكون δ=0\delta = 0: فيعلو الصوت في كل مكان. أما على القطعة الواصلة بينهما فيتغير δ\delta بمقدار 2λ2\lambda لكل طول موجة من الانتقال، فتقع مواضع السكون (δ=±λ/2,±3λ/2,\delta = \pm\lambda/2, \pm 3\lambda/2, \dots) كل λ/2=20cm\lambda/2 = 20\,\mathrm{cm} — وهي موجة مستقرة، وهي موضوع القسم التالي. وإذا عُكس سلك أحد المكبّرين فعزف على طور معاكس تبادل العلوّ والسكون موضعيهما.

مثال 5.15 (ثقبا يونغ)

ثقبان دقيقان S1S_1 و S2S_2 يفصل بينهما aa، يضيئهما منبع أحادي اللون واحد (فيبعثان على الطور نفسه)، يرسلان الضوء إلى شاشة على بعد DaD \gg a. وعند نقطة من الشاشة على ارتفاع xx عن المحور يكون فرق المسير

δ=S2MS1MaxD\delta = S_2M - S_1M \approx \frac{a\,x}{D}

(من أجل xDx \ll D: S1,2M=D2+(xa/2)2D+(xa/2)2/2DS_{1,2}M = \sqrt{D^2 + (x \mp a/2)^2} \approx D + (x \mp a/2)^2/2D، ثم نطرح). وتقع الأهداب المضيئة عند x=nλD/ax = n\lambda D/a: فيكون الفصل بين الأهداب

i=λDa.i = \frac{\lambda D}{a} .

ومع a=0.50mma = 0.50\,\mathrm{mm} و D=2.0mD = 2.0\,\mathrm{m} و λ=633nm\lambda = 633\,\mathrm{nm}: i=2.5mmi = 2.5\,\mathrm{mm} — فمسطرة تقيس طول موجة الضوء. وفي وسط قرينته nn يكون فرق المسير المستعمل هو المسير الضوئي، أي n×n \times الطول، لأن λ=λ0/n\lambda = \lambda_0/n.

اقرأ في الفصل ←