Рівняння хвилі
Хвилею (хвильовим процесом) називають коливальний процес, який поширюється в середовищі. Довжиною хвилі є відстань між двома найближчими точками, для яких різниця початковихфаз дорівнює 2π. Швидкість υ розповсюдження хвилі в пружному середовищі, довжина хвилі λ, частота v і період Т пов’язані такими співвідношеннями:
Рівняння бігучої хвилі, що поширюється в додатному напрямку осі х з нульовою початковою фазою, має вигляд:
де y — зміщення точки, яка має координату х; х — відстань точки від джерела коливань.
Різниця фаз Δϕ коливань двох точок середовища, відстань Δx між цими точками й довжина хвилі λ пов’язані таким співвідношенням:
Під час поширення хвилі (хвильового процесу) окрема довільна частинка середовища не рухається у її напрямку, а лише здійснює коливання навколо свого положення рівноваги. Фронтом хвилі називають геометричне місце точок середовища, якого досягає коливальний процес у фіксовану мить часу.
Звукові хвилі
Розглянемо один з різновидів хвильового процесу — звук. Звуком називається коливання, що поширюються в пружному середовищі. Одиниця вимірювання звуку (частота) — герц (Гц). Один герц дорівнює одному коливанню (коливанню, що відбувається впродовж одного періоду) за одну секунду.
До фізичних характеристик звуку відносять інтенсивність, склад і частоту. За суб’єктивними відчуттями виокремлюють такі характеристики звуку — гучність, тембр і висоту. Розрізняють інфразвукові хвилі, частота яких менша ніж 16 Гц і ультразвукові хвилі з частотою більшою за 20 000 Гц.
Власне, звукові хвилі — це коливання, які поширюються в пружному середовищі з частотою, що знаходиться в межах від 16 до 20 000 герц (Гц).