भौतिकी में लहरें: परिभाषा, प्रकार, सूत्र

तरंगें विक्षोभ हैं जो पदार्थ के परिवहन के बिना अंतरिक्ष के माध्यम से फैलती हैं, केवल ऊर्जा।

वह तत्व जो तरंग का कारण बनता है, स्रोत कहलाता है, उदाहरण के लिए, नदी के पानी में फेंका गया पत्थर गोलाकार तरंगें उत्पन्न करेगा।

एक तरल की सतह पर वृत्ताकार तरंगें

लहरों के उदाहरण हैं: समुद्री तरंगें, रेडियो तरंगें, ध्वनि, प्रकाश, एक्स-रे, माइक्रोवेव आदि।

भौतिकी का वह भाग जो तरंगों और उनकी विशेषताओं का अध्ययन करता है, लहरदार कहलाता है।

लहर के लक्षण

तरंगों को चिह्नित करने के लिए हम निम्नलिखित मात्राओं का उपयोग करते हैं:

• आयाम: तरंग की ऊंचाई से मेल खाती है, जो तरंग और शिखर के संतुलन (आराम) बिंदु के बीच की दूरी से चिह्नित होती है। ध्यान दें कि "शिखा" लहर के अधिकतम बिंदु को इंगित करती है, जबकि "घाटी" न्यूनतम बिंदु का प्रतिनिधित्व करती है।
• तरंग-लंबाई: ग्रीक अक्षर लैम्ब्डा (λ) द्वारा निरूपित, यह दो क्रमिक घाटियों या शिखाओं के बीच की दूरी है।
• स्पीड: अक्षर (v) द्वारा निरूपित, तरंग की गति उस माध्यम पर निर्भर करती है जिसमें वह फैल रही है। इसलिए जब कोई तरंग अपने प्रसार माध्यम को बदलती है, तो उसकी गति बदल सकती है।
• आवृत्ति
  : अक्षर (f) द्वारा दर्शाया गया है, अंतर्राष्ट्रीय प्रणाली में आवृत्ति को हर्ट्ज़ (Hz) में मापा जाता है और एक निश्चित समय अंतराल में तरंग दोलनों की संख्या से मेल खाती है। एक तरंग की आवृत्ति प्रसार माध्यम पर निर्भर नहीं करती है, केवल उस स्रोत की आवृत्ति पर जो तरंग उत्पन्न करती है।
• समय पाठ्यक्रम: अक्षर (T) द्वारा निरूपित, अवधि तरंगदैर्घ्य के समय से मेल खाती है। अंतरराष्ट्रीय प्रणाली में, अवधि माप इकाई सेकंड (सेकेंड) है।

तरंगों के प्रकार

के लिए जैसा प्रकृति, तरंगें दो प्रकार की होती हैं:

• यांत्रिक तरंगें: प्रसार के लिए यांत्रिक तरंगों को एक भौतिक माध्यम की आवश्यकता होती है, उदाहरण के लिए, ध्वनि तरंगें और एक स्ट्रिंग पर तरंगें।
• विद्युतचुम्बकीय तरंगें: इस मामले में, यह आवश्यक नहीं है कि तरंग के प्रसार के लिए एक भौतिक माध्यम हो, उदाहरण के लिए, रेडियो तरंगें और प्रकाश।

वेव वर्गीकरण

के अनुसार तरंग प्रसार दिशा, उन्हें इसमें वर्गीकृत किया गया है:

• एक आयामी तरंगें: तरंगें जो एक दिशा में फैलती हैं।
  उदाहरण: रस्सी पर लहरें।
• द्वि-आयामी तरंगें: तरंगें जो दो दिशाओं में फैलती हैं।
  उदाहरण: झील की सतह पर फैलती लहरें।
• त्रि-आयामी तरंगें: तरंगें जो सभी संभव दिशाओं में फैलती हैं।
  उदाहरण: ध्वनि तरंगें।

तरंगों को. के अनुसार भी वर्गीकृत किया जा सकता है कंपन दिशा:

• अनुदैर्ध्य लहरें: स्रोत कंपन तरंग विस्थापन के समानांतर है।
  उदाहरण: ध्वनि तरंगें

• अनुप्रस्थ तरंगें: कंपन तरंग प्रसार के लंबवत है।
  उदाहरण: एक स्ट्रिंग पर तरंग।

सूत्रों

अवधि और आवृत्ति के बीच संबंध

आवर्त आवृत्ति का विलोम है।

इस प्रकार:

प्रसार गति

वेग की गणना आवृत्ति के एक फलन के रूप में भी की जा सकती है, जो आवृत्ति के व्युत्क्रम के लिए अवधि को प्रतिस्थापित करती है।

हमारे पास है:

उदाहरण

5 हर्ट्ज की आवृत्ति और 0.2 मीटर की तरंग दैर्ध्य वाली तरंग की अवधि और प्रसार गति क्या है?

चूंकि आवर्त आवृत्ति का व्युत्क्रम है, तो:

वेग की गणना करने के लिए हम तरंगदैर्घ्य और आवृत्ति का उपयोग इस प्रकार करते हैं:

लहरदार घटना

प्रतिबिंब

एक बाधा का सामना करने पर एक निश्चित माध्यम में फैलने वाली लहर प्रतिबिंब को प्रभावित कर सकती है, अर्थात प्रसार दिशा को उलट सकती है।

परावर्तन पर तरंग की तरंगदैर्घ्य, प्रसार गति और आवृत्ति में कोई परिवर्तन नहीं होता है।

एक उदाहरण है जब कोई व्यक्ति घाटी में चिल्लाता है और कुछ सेकंड बाद उसकी आवाज की प्रतिध्वनि सुनता है।

प्रकाश परावर्तन के माध्यम से हम अपनी खुद की छवि को एक पॉलिश सतह पर देख सकते हैं।

छवि एक झील की शांत सतह में परिलक्षित होती है

अपवर्तन

अपवर्तन एक घटना है जो तब होती है जब एक तरंग प्रसार माध्यम को बदल देती है। इस मामले में, वेग मान और प्रसार दिशा में परिवर्तन हो सकता है।

अपवर्तन की घटना के कारण समुद्र तट पर लहरें तट के समानांतर टूटती हैं। पानी की गहराई (प्रसार माध्यम) में परिवर्तन के कारण लहरों की दिशा बदल जाती है, जिससे वे किनारे के समानांतर हो जाती हैं।

विवर्तन

लहरें बाधाओं के चारों ओर जाती हैं। जब ऐसा होता है तो हम कहते हैं कि तरंग विवर्तित हो गई है।

विवर्तन हमें सुनने की अनुमति देता है, उदाहरण के लिए, दीवार के दूसरी तरफ एक व्यक्ति।

किसी बाधा से गुजरने पर लहरें बिखर जाती हैं।

दखल अंदाजी

जब दो तरंगें मिलती हैं, तो उनके आयामों के बीच परस्पर क्रिया होती है जिसे व्यतिकरण कहते हैं।

हस्तक्षेप रचनात्मक (बढ़े हुए आयाम) या विनाशकारी (घटित आयाम) हो सकते हैं।

खड़ी तरंगें

स्थायी तरंगें समान आवर्त तरंगों के अध्यारोपण से और विपरीत दिशाओं से उत्पन्न होती हैं।

जब रचनात्मक और विनाशकारी हस्तक्षेप होता है, तो वे ऐसे बिंदु प्रस्तुत करते हैं जो कंपन करते हैं और अन्य जो कंपन नहीं करते हैं।

हम एक निश्चित सिरों वाले तार पर खड़ी तरंगें उत्पन्न कर सकते हैं, उदाहरण के लिए, गिटार के तार पर।

जानिए इसके बारे में सब कुछ:

• ध्वनि तरंगे
• ध्वनि की गति
• प्रकाश की गति
• ऊर्जा
• गुरुत्वाकर्षण लहरों
• भौतिकी सूत्र

प्रवेश परीक्षा अभ्यास

1. (एनईएम - 2016)

इलेक्ट्रोकार्डियोग्राम, एक रोगी के दिल की स्थिति का आकलन करने के लिए इस्तेमाल की जाने वाली परीक्षा, एक निश्चित अवधि में हृदय की विद्युत गतिविधि का रिकॉर्ड है। यह आंकड़ा एक सुखद तापमान वातावरण में आराम करने वाले, धूम्रपान न करने वाले वयस्क रोगी के इलेक्ट्रोकार्डियोग्राम का प्रतिनिधित्व करता है। इन स्थितियों में, हृदय गति 60 से 100 बीट प्रति मिनट के बीच सामान्य मानी जाती है।

प्रस्तुत इलेक्ट्रोकार्डियोग्राम के आधार पर, यह पहचाना जाता है कि रोगी की हृदय गति है

सामान्य नहीं।
बी) आदर्श मूल्य से ऊपर
ग) आदर्श मूल्य से नीचे
डी) निचली सीमा के करीब
ई) ऊपरी सीमा के करीब

उत्तर देखो

वैकल्पिक ग) आदर्श मूल्य से नीचे

2. (एनईएम 2013)

विमान से यात्रा करते समय, यात्रियों को उन सभी उपकरणों को बंद करने के लिए कहा जाता है जिनके संचालन में विद्युत चुम्बकीय तरंगों का उत्सर्जन या रिसेप्शन शामिल होता है। प्रक्रिया का उपयोग विकिरण स्रोतों को खत्म करने के लिए किया जाता है जो नियंत्रण टावर के साथ पायलटों के रेडियो संचार में हस्तक्षेप कर सकते हैं।

उत्सर्जित तरंगों की संपत्ति जो अपनाई गई प्रक्रिया को सही ठहराती है वह यह है कि

ए) विपरीत चरण हैं
बी) दोनों श्रव्य हो
सी) उलटा तीव्रता है
d) एक ही श्रेणी का हो
ई) निकट आवृत्तियों हैं

उत्तर देखो

वैकल्पिक ई) निकट आवृत्तियों है

3. (एनईएम 2013)

फुटबॉल स्टेडियमों में प्रशंसकों की एक आम अभिव्यक्ति मैक्सिकन ओला है। एक पंक्ति के दर्शक, अपनी जगह छोड़े बिना और पार्श्व रूप से आगे बढ़े बिना, बगल की रेखा के साथ सिंक्रनाइज़ होकर खड़े और बैठते हैं। सामूहिक प्रभाव स्टेडियम के दर्शकों के माध्यम से फैलता है, एक प्रगतिशील लहर का निर्माण करता है, जैसा कि चित्रण में दिखाया गया है।

यह अनुमान लगाया गया है कि इस "मानव तरंग" की प्रसार गति 45 किमी/घंटा है, और दोलन की प्रत्येक अवधि में 16 लोग होते हैं, जो खड़े होकर बड़े करीने से बैठते हैं और एक दूसरे से 80 सेमी की दूरी रखते हैं।
इस मैक्सिकन ओला में, हर्ट्ज़ में तरंग आवृत्ति, के करीब एक मान है

ए) 0.3
बी) 0.5
ग) 1.0
घ) 1.9
ई) 3.7

उत्तर देखो

वैकल्पिक ग) 1.0