Это пособие охватывает выбранные темы уровня HL для курса, впервые аттестованного в 2025; оно не является полной программой.
Предварительные требования: читать указанные количества и единицы, использовать арифметику и моделированные условия ниже.
Примеры являются оригинальными и вымышленными: они не представляют собой реальные измерения или реальные студенческие исследования.
12.2
Волны, измерения и преломление
Что могло бы объяснить это наблюдение?
Волна может переносить энергию через воду, в то время как плавающий маркер в основном колеблется. Перенос энергии и перенос вещества — это разные процессы.
Постройте модель
Частота — количество колебаний за единицу времени; длина волны — расстояние между последовательными точками, находящимися в одинаковой фазе.
Скорость волны равна произведению частоты на длину волны.
Поперечные колебания происходят перпендикулярно направлению распространения.
длина волны: расстояние между последовательными точками, находящимися в одинаковой фазе.
частота: число колебаний за единицу времени.
Длина волны — это длина одного полного цикла; v = fλ
Выберите доказательства для проверки гипотезы
На границе раздела сред частота остается неизменной и определяется источником.
Изменение скорости изменяет длину волны.
Преломление возникает из-за разницы скоростей; углы отсчитываются от нормали.
В лаборатории: Измерьте несколько длин волн и разделите их на среднее, чтобы уменьшить относительную погрешность отсчета. Используйте источник лучей с проведенной нормалью на границе раздела. Направляйте луч в сторону, недоступную для глаз, и четко фиксируйте угол падения и угол преломления.
Работайте с известными величинами
Дано: частота 5 Гц и длина волны 0.40 м.
Используйте формулу v = fλ. Скорость v = 5 × 0.40 = 2.0 метров в секунду.
Если скорость уменьшается до 1.5 м/с при той же частоте, длина волны равна λ = v/f = 1.5 / 5 = 0.30 м.
Ваш ход: Частота составляет 8 Гц, а длина волны — 0.25 м. Найдите скорость волны.
Проверьте вывод и его границы применимости
Частота волны не меняется просто потому, что изменилась среда.
Продольная волна имеет колебания, параллельные направлению распространения.
Неверно: Частота волны всегда меняется при переходе в новую среду. Частота определяется источником и остается неизменной на границе раздела. Меняются скорость и, следовательно, длина волны согласно формуле v = f × λ.
Ключевые моменты:
Частота — это число колебаний за единицу времени; длина волны — расстояние между соседними точками, находящимися в одинаковой фазе.
На границе раздела сред частота остается неизменной и определяется источником.
Обратите внимание: частота волны не меняется просто потому, что изменилась среда.
Write from a wave speed of 7.2 metres per second
Frequency is 9 Hz and wavelength is 0.80 m.
Найдите скорость волны. Если скорость становится 5.4 м/с на границе раздела, найдите новую длину волны. Частота остаётся неизменной.
Записать по проверке закона Снеллиуса
Light passes from air into glass (n = 1.5) at 30° to the normal.
sin θglass = sin 30° ÷ 1.5 = 0.333, so θglass ≈ 19.5° — toward the normal in the slower medium, as it must be.
Записать по предельному углу
Свет распространяется из стекла (n = 1.5) в воздух.
sin θc = 1 ÷ 1.5 = 0.667, следовательно θc ≈ 41.8° — при превышении этого угла наблюдается полное внутреннее отражение: условие для работы оптоволокна.
Исследовать
Same frequency, different wavelength
At 5 Hz, speeds of 2.0 and 1.5 m/s give wavelengths of 0.40 and 0.30 m. Compare linked snapshots across a stationary boundary while keeping the source frequency shared.
