Чем электромагнитные волны отличаются от механических
Видео: Аналогии между механическими и электромагнитными колебаниями. 11 класс.
Механические и электромагнитные волны
Механические волны и электромагнитные волны — это два типа волн, обсуждаемых в физике. Механические волны — это волны, вызванные механическими воздействиями, такими как вибрации. Электромагнитные волны — это волны, создаваемые колебательными электрическими и магнитными полями. Эти два типа волн очень важны для понимания таких областей, как электромагнетизм, волны и вибрации, оптика, акустика и многие другие. В этой статье мы собираемся обсудить, что такое механические волны и электромагнитные волны, их определения, приложения механических волн и электромагнитных волн, сходства между ними и, наконец, разницу между механическими волнами и электромагнитными волнами.
Электромагнитные волны
Электромагнитные волны, более известные как электромагнитные волны, были впервые предложены Джеймсом Клерком Максвеллом. Позже это подтвердил Генрих Герц, который успешно произвел первую электромагнитную волну. Максвелл вывел форму волны для электрических и магнитных волн и успешно предсказал скорость этих волн. Поскольку скорость этой волны была равна экспериментальному значению скорости света, Максвелл также предположил, что свет, по сути, является формой электромагнитных волн.
Электромагнитные волны имеют как электрическое поле, так и магнитное поле, колеблющиеся перпендикулярно друг другу и перпендикулярно направлению распространения волны. Все электромагнитные волны в вакууме имеют одинаковую скорость. Частота электромагнитной волны определяла запасенную в ней энергию. Позже с помощью квантовой механики было показано, что эти волны на самом деле представляют собой пакеты волн. Энергия этого пакета зависит от частоты волны. Это открыло поле корпускулярно-волнового дуализма материи. Теперь видно, что электромагнитное излучение можно рассматривать как волны и частицы. Объект, помещенный в любую температуру выше абсолютного нуля, будет излучать электромагнитные волны любой длины. Энергия, при которой испускается максимальное количество фотонов, зависит от температуры тела.
Механические волны
Механические волны — это волны, которые создаются механическими процессами. Волны, такие как звуковые волны, океанские волны и ударные волны, являются некоторыми примерами механических волн. Для распространения всех механических волн требуется среда. Энергия механической волны зависит от амплитуды волны.
Механическая волна имеет несколько свойств. Наиболее важными из этих свойств являются скорость, частота амплитуды и длина волны. Для любой механической волны соотношение v = f λ выполняется; здесь v — скорость волны, f — частота, а λ — длина волны.
В чем разница между механическими волнами и электромагнитными волнами?
• Электромагнитные волны не нуждаются в какой-либо среде для распространения, тогда как механические волны должны иметь среду для распространения.
• Энергия электромагнитных волн квантуется, но энергия механических волн непрерывна.
• Энергия механических волн зависит от амплитуды волны, но энергия электромагнитной волны зависит только от частоты.
• Электромагнитные волны демонстрируют поведение частиц, но механические волны не проявляют такого поведения.
Механические и электромагнитные волны
Волны можно разделить несколькими способами. И один такой метод его дифференциации — средством среды, в которой они путешествуют. В соответствии с средой волны могут быть дифференцированы как механические и электромагнитные волны. Электромагнитные волны — это волны, которые не имеют среды для движения, тогда как механические волны нуждаются в среде для ее передачи.
Электромагнитные волны движутся в вакууме, а механические волны — нет. Механические волны нуждаются в среде, такой как вода, воздух или что-то еще, чтобы путешествовать. Ряд, сделанный в пуле воды после того, как камень брошен посередине, является примером механических волн. Примеры электромагнитных волн включают световые и радиосигналы. В то время как электромагнитная волна называется просто возмущением, механическая волна считается периодическим возмущением.
Механические волны также называются упругими волнами, поскольку их распространение зависит от упругих свойств среды, через которую проходят волны. Электромагнитные волны вызваны переменными магнитными и электрическими полями. Хотя механические волны вызваны амплитудой волны, а не частотой, электромагнитные волны возникают при вибрации заряженных частиц. Сравнивая скорость механических и электромагнитных волн, первый движется с низкой скоростью.
Механические волны делятся на три категории: поперечные волны, продольные волны и поверхностные волны. В поперечных волнах среда движется перпендикулярно направлению волны, а в продольных волнах среда движется параллельно направлению волны. В поверхностных волнах как поперечная, так и продольная волны смешиваются в одной среде. В очень простых словах электронная волна — это то, что движется в вакууме, а механическая волна — это то, что требует некоторой среды для путешествий. Резюме:
1. Электромагнитные волны движутся в вакууме, тогда как механические волны — нет. 2. Ряд, сделанный в пуле воды после того, как камень брошен посередине, является примером механической волны. Примеры электромагнитных волн включают световые и радиосигналы. 3. Механические волны вызваны амплитудой волны, а не частотой. Электромагнитные волны создаются вибрацией заряженных частиц. 4. Хотя электромагнитная волна называется просто помехой, механическая волна считается периодическим возмущением.
Разница между механическими и электромагнитными волнами
Основное различие между механическими волнами и электромагнитными волнами заключается в том, что механическим волнам требуется среда (воздух или вода) для их распространения, тогда как электромагнитным волнам не нужна среда для их распространения (они могут перемещаться в пространстве).
Механические волны против электромагнитных волн
Механические волны должны проходить через среду, в то время как электромагнитные волны не должны проходить через среду. Механические волны обычно не создаются из чего-либо, потому что они создаются возмущением или вибрацией в среде, такой как плазма, жидкость, твердое тело и газ, тогда как электромагнитные волны создаются чем-то вроде электромагнитной энергии, и это самая важная энергия. во Вселенной для распространения. Механические волны обычно формируются амплитудой волны, а не частотой волны; с другой стороны, электромагнитные волны образуются за счет вибрации заряженных частиц.
Механические волны обычно рассматриваются как периодические возмущения; Напротив, электромагнитные волны известны как нарушение электрических зарядов. Примером механических волн является рябь, которая образуется в бассейне с водой, когда камень бросается в середину бассейна; С другой стороны, примерами электромагнитных волн являются радиосигналы и свет. Скорость механических волн обычно определяется упругими свойствами источника; С другой стороны, скорость электромагнитных волн обычно обратно пропорциональна показателю преломления источника.
Механические волны движутся медленнее электромагнитных, скорость звука в воздухе составляет 332 м / с; с другой стороны, электромагнитные волны обычно распространяются значительно быстрее, чем механические, со скоростью света в вакууме 3 · 10 8 м / с. Типы механических волн могут быть как продольными, так и поперечными, но электромагнитная волна может быть только поперечной волной. Механические волны возникают из-за колебаний частиц в среде; С другой стороны, электромагнитные волны создаются флуктуирующими электрическими и магнитными полями. Магнитные поля обычно имеют низкую частоту и большую длину волны; напротив, электромагнитные волны обычно имеют высокую частоту и низкую длину волны.
Сравнительная таблица
| Механические волны | Электромагнитные волны |
| Механическая волна рассматривается как тип волны, которая представляет собой волнообразное движение вещества и, следовательно, передает энергию по источнику. | Электромагнитные волны — это волны, для распространения которых не требуется среда, и они могут перемещаться в пространстве. |
| Среднее требование | |
| Требуется среда для распространения | Не требует среды для размножения |
| Создан | |
| Создается возмущением или вибрацией в такой среде, как плазма, жидкость, твердое тело и газ. | Создано чем-то вроде электромагнитной энергии |
| Причина образования | |
| Обычно формируется амплитудой волны, а не частотой волны | Образуется вибрацией заряженных частиц |
| Обсуждается как | |
| Рассматривается как периодическое нарушение | Известен как просто возмущение заряженных частиц |
| Скорость волн | |
| Обычно определяется упругими свойствами источника | Как правило, обратно пропорционально показателю преломления источника. |
| Скорость | |
| Передвигаются медленнее электромагнитных волн со скоростью звука в воздухе 332 м / с. | Путешествуют значительно быстрее механических волн со скоростью света в вакууме 3 x 10 8 м / с. |
| Типы волн | |
| Как продольные, так и поперечные волны | Поперечная волна |
| Произведено из-за | |
| Возникает из-за колебаний частиц в среде. | Произведено колеблющимися электрическими и магнитными полями. |
| Состоит из | |
| Обычно имеют низкую частоту и большую длину волны. | Как правило, имеют высокую частоту и низкую длину волны. |
| Примеры | |
| Рябь, которая образуется в бассейне с водой, когда камень бросается в середину бассейна. | Радиосигналы и свет |
Что такое механические волны?
Волны, для распространения которых необходима среда, называются механическими волнами. Тем не менее, среда не обязательно должна быть газом или жидкой средой, потому что механические волны могут также передаваться через твердые тела. Механические волны, такие как звук, создают сжатие при распространении из среды жидкостью, твердым телом, газом или плазменной средой, нарушая молекулы веществ. Например, когда звуковые волны, проходящие через воздушную среду, вызывают смещение молекул воздуха, приводят к вибрации и столкновению с другими молекулами, присутствующими в воздухе на определенной частоте, когда волна распространяется через среду.
Молекулы воздуха возвращаются на прежнее место; и для каждой силы в среде формируется равная и противоположная сила. В результате молекулы колеблются взад и вперед аналогично источнику. Это распространение волн обычно верно для газов и жидкостей, но обычно не для более толстого вещества. Типы механических волн могут быть как продольными, так и поперечными.
Как поперечные, так и продольные волны обычно представляют собой поверхностные волны, смешанные в единой среде. Механические волны обычно переносят энергию. Эта переносимая энергия движется в том же направлении, что и направление волны. Любая волна, механическая или электромагнитная, состоит из определенной энергии.
Механические волны могут образовываться только в средах, обладающих инерцией и упругостью. Механическая волна обычно включает вклад первичной энергии. Когда эта первичная энергия добавляется при распространении волны, волна затем перемещается по среде до тех пор, пока не будет сдвинута вся энергия волны. Пример механических волн состоит в том, что механические волны можно увидеть в ряби, которая образуется в бассейне с водой, когда камень бросают в середину бассейна.
- Поперечные волны: волна движется под прямым углом к направлению среды, например света.
- Продольные волны: волна движется эквивалентно среднему направлению — например, звуку.
- Поверхностные волны: поверхностные волны распространяются в боковом направлении по внешней стороне среды или между двумя средами, например, поверхностные волны, присутствующие в океане, бассейне, озере или любом другом водоеме.
Что такое электромагнитные волны?
Волна, которая не требует среды для своего распространения и колебаний между средами, известна как электромагнитные волны. Электромагнитные волны могут быть световыми волнами, но обычно они состоят не только из видимого света, который мы можем видеть. Электромагнитные волны обычно передают продвигающуюся энергию, но никогда не используют среду для своего распространения, поэтому свет может легко достигать Земли из среднего Солнца.
Если бы электромагнитные волны каким-то образом были механическими, тогда на Земле, возможно, не было бы тепла, света или жизни. Электромагнитные волны создаются чем-то вроде электромагнитной энергии, и это самая важная энергия во Вселенной для распространения. Различные примеры электромагнитных волн — радио и световой сигнал.
- Радиоволны: мгновенное общение
- Микроволны: данные и тепло
- Инфракрасные волны: невидимое тепло
- Видимый свет: лучи
- Ультрафиолетовые волны: энергичный свет
- Рентген : проникающее излучение
- Гамма-лучи: ядерная энергия
Ключевые отличия
- Механические волны обычно распространяются через вещество, в то время как электромагнитные волны не должны распространяться через среду.
- Механические волны создаются не частотой волны, а амплитудой волны; с другой стороны, когда на заряженных частицах возникает вибрация, образуются электромагнитные волны.
- Механические волны обычно рассматриваются как периодические возмущения; напротив, электромагнитные волны известны как просто помехи.
- Механические волны создаются только вибрацией или возмущением в такой среде, как плазма, жидкость, твердое тело и газ, тогда как электромагнитные волны являются самой важной энергией во Вселенной для распространения, потому что они создаются электромагнитной энергией.
- Упругие свойства источника используются для определения скорости механических волн; С другой стороны, скорость электромагнитных волн обратно пропорциональна показателю преломления источника.
- Механические волны распространяются медленнее со скоростью звука в воздухе 332 м / с; с другой стороны, электромагнитные волны обычно движутся значительно быстрее механических волн со скоростью света в вакууме 3 x 10 8 м / с.
- И продольные, и поперечные волны могут быть типами механических волн, но электромагнитная волна может быть только поперечной волной.
- Из-за колебаний частиц в среде это также приведет к образованию механических волн; С другой стороны, колебания электрических и магнитных полей приводят к возникновению электромагнитных волн.
- Магнитные поля обычно содержат большую длину волны и низкую частоту; Напротив, электромагнитные волны содержат низкую длину волны и высокую частоту.
- Пример механических волн: когда камень бросают в середину бассейна, рябь, образующаяся в бассейне с водой, генерирует механические волны; С другой стороны, примерами электромагнитных волн являются радиосигналы и свет.
Заключение
Вышеупомянутое обсуждение заключает, что механические волны обычно формируются амплитудой волны, а не вызваны частотой волны и обычно требуют среды для своего распространения; с другой стороны, электромагнитные волны образуются за счет вибрации заряженных частиц и не требуют среды для своего распространения.
Механические и электромагнитные волны: разница и сравнение
Для любителей физики различные волны и их характеристики могут быть кристально понятными. Тем не менее, другим может быть нелегко понять разницу между механическими и электромагнитными волнами.
Основные выводы
- Механические волны требуют среды для прохождения, такой как воздух, вода или твердые материалы, и включают звуковые волны и океанские волны.
- Электромагнитные волны могут распространяться в вакууме, состоящем из колеблющихся электрических и магнитных полей, и включают в себя свет, радиоволны и рентгеновские лучи.
- Необходимость в распространяющейся среде отличает механические волны от электромагнитных волн, которые могут распространяться в пространстве.
Механическая волна против электромагнитной волны
Механические волны — это волны, которые не могут распространяться без среды. Поэтому скорость этих волн зависит от скорости среды. Механические волны бывают трех типов. Электромагнитные волны могут распространяться без какой-либо среды. Эти волны распространяются со скоростью света. Эти волны возникают из-за изменяющихся электрических и магнитных полей.
Еще одно резкое различие между ними заключается в том, что расстояние, пройденное механическим волны зависит от эластичности среды. Напротив, характеристики электромагнитной волны зависят от действующих магнитных и электрических полей.
Эти два типа волн также различаются по своей скорости. Механическая волна распространяется намного медленнее, чем электрическая волна, которая распространяется со скоростью света.
Сравнительная таблица
Что такое механическая волна?
Согласно определениям, механические волны — это волны, возникающие в результате колеблющегося вещества, и их движение уносит волну вперед.
Следовательно, механическая волна может гавань скорость ограничена скоростью носителя и может двигаться только в том направлении, в котором его несет среда.
Механическая волна может быть продольной, поперечной или поверхностной волной. Продольная волна образуется, когда частицы среды колеблются параллельно прямому направлению волны.
Поперечная волна образуется, когда частицы волны колеблются перпендикулярно направлению движения, а поверхностная волна образуется, когда волны движутся на границе раздела двух сред.
Что такое электромагнитная волна?
Электромагнитные волны являются результатом ускорения электрически заряженных частиц, которые, в свою очередь, воздействуют на другие частицы вокруг них.
Электромагнитное поле возникает в результате изменения электрического и магнитного полей, направления которых направлены друг к другу на 90 градусов.
Поскольку электромагнитное излучение состоит не из частиц, а только из колеблющихся электрических и магнитных полей, для его распространения не требуется никакой среды. Таким образом, они могут путешествовать в вакууме.
Другими словами, электромагнитные волны состоят из фотонов, незаряженных частиц, которые могут двигаться со скоростью света. Эти волны распространяют энергию, импульс и угловая импульс вдали от источника.
По мере того, как эти фотоны удаляются от своего родительского источника, больше не требуется непрерывная подача энергии, чтобы поддерживать их движение и, таким образом, создавать дальнее поле.
Основные различия между Механическая волна и электромагнитная волна
- Примером механической волны является звуковая волна. Напротив, микроволны, радиоволны, инфракрасные, ультрафиолетовые лучи, рентгеновские лучи, видимый свет и гамма-лучи являются примерами электромагнитных волн.
- Механические волны возникают в результате колебаний материи, и их движение уносит волну вперед. Напротив, электромагнитные волны являются результатом ускорения электрически заряженных частиц.
Я приложил столько усилий, чтобы написать этот пост в блоге, чтобы предоставить вам ценность. Это будет очень полезно для меня, если вы подумаете о том, чтобы поделиться им в социальных сетях или со своими друзьями/родными. ДЕЛИТЬСЯ ♥️
Пиюш Ядав последние 25 лет работал физиком в местном сообществе. Он физик, увлеченный тем, чтобы сделать науку более доступной для наших читателей. Он имеет степень бакалавра естественных наук и диплом о высшем образовании в области наук об окружающей среде. Подробнее о нем можно прочитать на его био страница.