Фронт волны, волновые поверхности (общие понятия)

Процесс распространения ультразвука в пространстве является волновым. Распространяясь от источника колебаний, волновой процесс охватывает все новые и новые части пространства.

Геометрическое место точек, до которых доходят колебания к моменту времени t, называется фронтом волны. Также можно дать другое определение, фронт волны – это совокупность точек, колеблющихся в одной фазе, до которых в данный момент времени дошел волновой процесс. Фронт волны представляет собой ту поверхность, которая отделяет часть пространства, уже вовлеченную в волновой процесс, от области, в которой колебания еще не возникли. Фронт волны один, и он движется со скоростью волны. Можно сказать, что фронт волны – это самая дальняя от источника колебаний в данный момент времени волновая поверхность (рисунок 12).

Очевидно, что фронт волны является частным случаем волновой поверхности. В случае синусоидальных волн фронт — одна из волновых поверхностей.

Геометрическое место точек, колеблющихся в одинаковой фазе, называется волновой поверхностью. Также можно дать другое определение, волновая поверхность – поверхность, проведенная через равновесные положения частиц среды, совершающих колебания в одинаковой фазе. Волновую поверхность можно провести через любую точку пространства, охваченного волновым процессом. Следовательно, волновых поверхностей существует бесконечное множество, в то время как волновой фронт каждый момент времени только один.

Таким образом, волновые поверхности остаются неподвижными, а волновой фронт все время перемещается. Волновые поверхности могут быть любой формы. В простейших случаях они имеют форму плоскости или сферы. Соответственно волна в этих случаях называется плоской или сферической (излучаемой точечным источником в изотропной среде, причем размер излучателя меньше длины волны). Линия, перпендикулярная волновой поверхности называется лучом. Луч указывает направление распространения волны.