
Πηγή αρμονικού κύματος βρίσκεται στη θέση Π και απέχει 2m από επίπεδη επιφάνεια. Η πηγή ταλαντώνεται κατακόρυφα και δημιουργεί αρμονικό κύμα το οποίο διαδίδεται στην οριζόντια επιφάνεια του υγρού. Το κύμα διαδίδεται διατηρώντας σταθερό πλάτος, ενώ κατά την ανάκλαση στην επίπεδη επιφάνεια δεχόμαστε πως δεν αλλάζει η φάση του κύματος.
Σημείο Α της επιφάνειας του υγρού απέχει 4m από την επίπεδη επιφάνεια, ενώ η απόσταση των προβολών της πηγής και του σημείου Α στην επίπεδη επιφάνεια απέχουν απόσταση (ΗΓ)=d=8m.
I) Στο σημείο Α φθάνει:
Α) μόνο το κύμα που προέρχεται από την πηγή Α
Β) το κύμα που προέρχεται από την πηγή Α και το κύμα από ανάκλαση σε ένα μοναδικό σημείο της επιφάνειας
Γ) το κύμα που προέρχεται από την πηγή Α καθώς και κύματα από ανάκλαση σε διαφορετικά σημεία της επιφάνειας
II) Αν η ελάχιστη συχνότητα για την οποία στο σημείο Α υπάρχει ενισχυτική συμβολή είναι 20Hz, να βρείτε την ταχύτητα διάδοσης των κυμάτων στην επιφάνεια του υγρού
Θεωρείστε √68=8,25m
![]()
μάλλον το σχήμα είναι φωτό από πάνω όπως βλέπει κανείς την επιφάνεια … οπότε παίζει να είμαι ο μόνος που το πέρασα για φωτό σε κατακόρυφο επίπεδο και μου φάνηκε τριδιάστατο πρόβλημα
… Για τα κύματα των δευτερευόντων πηγών νομίζω πως θα αναιρέσει το ένα το άλλο, εκτός από αυτό που ανακλάται στο Κ. Απείρω κυμάτων συμβολές, δύο όμως από αυτά μας απασχολούν
… δεν ξέρω αν αυτό είναι γνωστό από κάπου (γιατί κάτι μου θυμίζει αυτό που λες) αλλά αυτό το σημείο χρειάζεται κανονικά απόδειξη (αυστηρά μιλώντας πρέπει να αντιμετωπιστεί ως συμβολή ενός κύματος από σημειακή πηγή, με κύματα που προέρχονται με κάποια καθυστέρηση φάσης λόγω οπτικού δρόμου (αφού δεν υφίσταται κάποια άλλη ακαριαία μεταβολή φάσης στη διαχωριστική επιφάνεια) από εκτεταμένη και όχι σημειακή (τέλεια ανακλαστική) δευτερογενή πηγή … (όταν όμως έχουμε εκταταμένες πηγές υπεισέρχονται μέσα στο φαινόμενο θέματα συμφωνίας (spatial/temporal coherence)) … μπορείς σε πρώτη προσέγγιση να θεωρήσεις μια ανακλαστική λωρίδα αντί εκτεταμένης διδιάστατης ανακλαστικής επιφάνειας (ή και γραμμή προς γραμμή) … και να υπολογίσεις τη συμβολή των διαφόρων ηλεκτρικών πεδιακών συνιστωσών μεταξύ του αρχικού κύματος και όλων των κυμάτων που προέρχονται από δευτερογενείς πηγές σε οιοδήποτε σημείο της λωρίδας (όπως π.χ. κάνουμε σε προβλήματα που ρίχνουμε φως σε ένα φράγμα περίθλασης) … ίσως η γεωμετρικές διαδρομές του σχήματος να δίνουν την πιο ισχυρή συμβολή …
ο όρος απόσβεση (αν δεν αναφέρεσαι σε κάποιου είδους συμβολή αλλά πρέπει να πεις για ποια χωρικά σημεία μιλάς τότε) δεν είναι δόκιμος γιατί δεν έχουμε απώλεια ενέργειας εκ του κύματος προς το τοίχωμα ή λόγω τριβών στο εσωτερικό του
Διόρθωση: …και να υπολογίσεις τη συμβολή των διαφόρων ηλεκτρικών πεδιακών συνιστωσών μεταξύ του αρχικού κύματος και όλων των κυμάτων που προέρχονται από δευτερογενείς πηγές σε οιοδήποτε σημείο της λωρίδας (όπως π.χ. κάνουμε σε προβλήματα που ρίχνουμε φως σε ένα φράγμα περίθλασης) στη θέση του σημείου Α (που ενδιαφέρει εδώ πέρα) … ίσως οι γεωμετρικές διαδρομές του σχήματος να δίνουν την πιο ισχυρή συμβολή … λάθος διατύπωση … καλύτερα θα λέγαμε ότι η αρχική σημειακή πηγή και το είδωλό της πληρούν τα βέλτιστα τις συνθήκες περί spatio-temporal coherence … και οδηγούν σε απτά φαινόμενα συμβολής
Παντελή είναι δισδιάστατη προσομοίωση. Είναι σαν φωτογραφία από πάνω.
Η κόκκινη προστέθηκε από εμένα διότι η γκρίζα είναι πολύ αχνή.
Η προσομοίωση:
… προδόθηκα γιατί είχα στο μυαλό μου αντίστοιχο οπτικό φαινόμενο με το κάτοπτρο Loyd όπου ανάγεται σε συμβολή μεταξύ σημειακής πηγής και πηγής ειδώλου … έχουμε πλάτη κυμάνσεων με ομόκεντρα κυκλικά μέτωπα κύματος (όχι πλάτη ηλεκτρικών πεδίων)
… να ρωτήσω κάτι άλλο … προς μία προσπάθεια να μπούμε βαθύτερα στο θέμα απλά (όχι για σπάσιμο) … η αρχή του Huygens που η μόνη φορά που την χρησιμοποίησα στο προπτυχιακό μου ήταν σε μάθημα οπτικής και μόνο … είναι αξιωματική αφενός και αφετέρου ισχύει για τα οπτικά φαινόμενα ένεκα του ότι συνοδεύεται και μια ικανοποιητική μικροσκοπική ερμηνεία που εδράζεται στην αλληλεπίδραση φωτός και ύλης (μαθαίναμε ότι το φως όταν συναντήσει τη διαχωριστική επιφάνεια αέρα/διηλεκτρικού διεγείρει κάποια δίπολα στη διαχωριστική επιφάνεια στη μεριά του διηλεκτρικού τα οποία ταλαντούμενα επανεκπέμπουν ακτινοβολία και αρά μικροσκοπικά αυτές είναι οι λεγόμενες δευτερογενείς πηγές της αρχής του Huygens) … ένα παρόμοιο σκεπτικό νομίζω έχω δει και στη θεωρία του μέλανος σώματος εξ’ Einstein-Planck …
το θέμα είναι όταν ένα κύμα υγρού πέσει πάνω σε ένα τοίχωμα δεν φαντάζομαι ότι διεγείρει σε ταλάντωση (δεν νομίζω ότι έχει τόση ενέργεια να το κάνει αυτό) μικροσκοπικά τα άτομα του ανένδοτου τοιχώματος … αυτό που πιστεύω ότι συμβαίνει είναι ότι έχουμε δει σε μία από τις υποθέσεις την κινητικής θεωρίας των αερίων … ότι δηλαδή μόλις ένας στοιχειώδης όγκος υγρού συναντήσει το ανένδοτο τοίχωμα ανακλάται (αν υπάρχει τριβή με το τοίχωμα αυτό συμβαίνει με κάποια απώλεια ενέργειας ή με αμελητέα απώλεια ενέργειας απουσία τριβών ή αμελητέων των τριβών) … μια τέτοια εικόνα μου φαίνεται πιο λογική από την επίκληση της αρχής του Huygens … οπότε ίσως μια καλύτερη εκκίνηση είναι από αυτό το σημείο
δηλαδή μόλις ένας στοιχειώδης όγκος υγρού συναντήσει το ανένδοτο τοίχωμα ανακλάται … αντικαταστήστε το ανακλάται με τη λέξη σκεδάζεται
Παντελή πιστεύω ότι η μαθηματική ομοιότητα ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων και κυμάτων ελαστικότητας οδηγεί στο να έχουν ίδια συμπεριφορά (στα θέματα ανάκλασης, περίθλασης, συμβολής). Έτσι (νομίζω) ότι παρά το ότι οι μηχανισμοί ανάκλασης (και η φύση τους) διαφέρουν, πρέπει να έχουν ίδια συμπεριφορά.
Ο Feynman στην εκλαϊκευμένη QED ότι η πιθανότητα περιγράφει γλαφυρά πως μεγιστοποιείται η πιθάνότητα εντοπισμού σε θέση τέτοια ώστε οι γωνίες πρόσπτωσης και ανάκλασης να είναι ίσες.
Ο Αλεξόπουλος περιγράφοντας την ανάκλαση δεν την περιορίζει σε θέματα οπτικής.
Μια οπτικοποίηση θα μπορούσαμε να έχουμε αν δύο άνθρωποι μεταφέρουν ένα δοκάρι και κατευθύνονται προς τοίχο.
Το “σύστημα” θα ανακλασθεί έτσι ώστε οι γωνίες πρόσπτωσης και ανάκλασης να είναι ίσες.
… ναι αλλά η επίκληση της αρχής Huygens για κύματα ρευστού που ανακλώνονται από ανένδοτο τοίχωμα δεν μου βγάζει νόημα καθόλου και θα λεγα να μην γίνει προσπάθεια να ερμηνευθεί έτσι το φαινόμενο εκτός απ αυτό όμως προκύπτει κι ένα άλλο πρόβλημα … (δεν το ‘χω διαβάσει το βιβλίο -αν και άκουσα πολύ καλά σχόλια από άλλους-που λες και καλύτερα να μην εκφέρω γνώμη επί αυτού)
… που είναι το εξής … αν δεχτούμε ότι τα μόρια του υγρού στην επιφάνεια ταλαντώνονται μόνο κάθετα στην ήρεμη οριζόντια επίπεδη επιφάνεια του υγρού (εγκάρσια με άλλα λόγια) τότε τα μόρια που είναι απείρως δίπλα στο τοίχωμα θα ταλαντώνονται παράλληλα στο τοίχωμα πώς μπορεί να συμβεί σκέδαση του μετώπου κύματος τη στιγμή που συναντά το τοίχωμα (αφού η κίνηση υπετέθει μόνο κατακόρυφη); … κι όμως αν κάναμε ένα νοητό πείραμα … και φρακάραμε τα κυκλικά μέτωπα με μια ακίνητη ανένδοτη τέλεια ανακλαστική σανίδα … τότε ανάλογα με το πόσο ήρεμα ή μη-ήρεμα θα έφτανε το αρχικό μέτωπο κύματος στο εμπόδιο θα είχαμε είτε μια συντονισμένη σκέδαση (τα μόρια του ρευστού να φτάνουν το ένα πίσω από το άλλο και σκεδάζονται το ένα πίσω από το άλλο δημιουργώντας ένα νέο μέτωπο κύματος) ή ίσως κάποιο πιο περίπλοκο φαινόμενο π.χ. οπισθοσκεδάσεις με παγίδευση μορίων ρευστού κοντά το ανακλαστικό εμπόδιο (παροδική υπερχείλιση και το αντίθετο αυτής κτλ.)
… μάλλον χρειάζεται να πάμε σε ρευστομηχανική για θέματα ροής παρουσία εμποδίων
το βιβλίο … αναφέρομαι στο βιβλίο του Feynman …
Παντελή οι δυνάμεις συνοχής μπορούν να εξηγήσουν την ανάκλαση. Δεν διαφέρει τόσο πολύ από την ανάκλαση παλμού σε σπάγκο δεμένο κάπου (αναστροφή φάσης) ή από την ανάκλαση σε ελεύθερο άκρο (όχι αναστροφή φάσης).
Η ρευστομηχανική θα περιέγραφε φαινόμενα ροής. Τα κύματα διαφέρουν από την ροή.
Η ανάκλαση ενός παλμού:
Αν το άκρο είναι ελεύθερο:
… μάλλον χρειάζεται να πάμε σε ρευστομηχανική για θέματα ροής παρουσία εμποδίων … ίσως και όχι?
… ίσως σε πρώτη φάση μπορούμε να εγκαταλείψουμε την έννοια την μονοδιάστατης εγκάρσιας κίνησης στην επιφάνεια τουλάχιστον παρουσία εμποδίου και να φανταστούμε τα μόρια να κινούνται σε κατακόρυφο επίπεδο (και όχι απλά κατακόρυφα) συμμετέχοντας σε δύο τουλάχιστον περιοδικές κινήσεις … πράγματι ας πάρουμε ένα σημείο ακριβώς στην επιφάνεια … δέστε του ένα κατακόρυφο ελατήριο που θα αντιπροσωπεύει την έλξη του εν λόγω μορίου από τα μόρια που είναι από κάτω του … δέστε του όμως και οριζόντια ελατήρια που θα αντιπροσωπεύουν την ασθενέστερη έλξη του μορίου από μόρια στην ίδια οριζόντια στάθμη με αυτό (αρκούν τόσα ελατήρια;) … κάπως έτσι πάντως το έχω στο μυαλό μου … αλλά περνάμε σε μαθηματική μοντελοποίηση που μπορεί να μην λύνεται αναλυτικά κτλ κτλ ..
Εδώ φαίνεται η ανάκλαση κύματος επιφανείας:
Φαίνεται καθαρά ότι τα ανακλώμενα κύματα έχουν μορφή κύκλων με κέντρο το είδωλο της πηγής.
Ότι προβλέπει η εφαρμογή της αρχής του Huygens.