ogarniam.edu.pl
Klasa
Zacznij naukę →Zacznij →

ogarniam.edu.pl · Fizyka · Fale i optyka (rozszerzenie)klasa 3 LO · fiszki i quiz: ogarniam.edu.pl/lo/3/fizyka/natezenie-fali/

Fizyka · Fale i optyka (rozszerzenie) · kl. 3 · zakres rozszerzony

Natężenie fali

Im dalej od źródła, tym fala jest słabsza – bo ta sama energia rozkłada się na coraz większą powierzchnię.

ok. 3 min czytania9 fiszek8 pytań w quizie🔊 Posłuchaj notatki

1Natężenie fali

  • Przypomnienie: fala przenosi energię bez przenoszenia materii, a jej prędkość to v = λ · f (v – prędkość fali [m/s], λ – długość fali [m], f – częstotliwość [Hz]).
  • Oznaczenia: I — natężenie fali [W/m²]; P — moc fali, czyli energia przenoszona w ciągu sekundy [W]; S — pole powierzchni prostopadłej do kierunku rozchodzenia się fali [m²]; A — amplituda [m]; r — odległość od punktowego źródła [m].
Zapamiętaj

I = P przez S – to energia przenoszona w ciągu 1 s przez 1 m² powierzchni ustawionej prostopadle do biegu fali. Przy tej samej częstotliwości natężenie jest proporcjonalne do kwadratu amplitudy: I ∼ A².

  • Dwa razy większa amplituda to cztery razy większe natężenie (np. znacznie głośniejszy dźwięk).

2Fala kulista

  • Punktowe źródło wysyła falę równomiernie we wszystkie strony. W odległości r moc rozkłada się na powierzchnię sfery o promieniu r, czyli S = 4π · r².
ZSI4SI/4r2r
Ta sama moc w odległości 2r rozkłada się na 4 razy większe pole, więc natężenie jest tam 4 razy mniejsze
Zapamiętaj

I = P przez 4π · r2, więc I ∼ 1 przez r2, a ponieważ I ∼ A², amplituda A ∼ 1 przez r.

  • Dwa razy dalej od źródła: natężenie 4 razy mniejsze, amplituda 2 razy mniejsza. Trzy razy dalej: natężenie 9 razy mniejsze, amplituda 3 razy mniejsza.
  • Fala płaska się nie rozbiega, więc jej natężenie – bez pochłaniania – nie maleje z odległością; w przybliżeniu tak zachowuje się wąska wiązka lasera.
Sprawdź, czy rozumiesz

Przy tej samej częstotliwości natężenie fali jest proporcjonalne do

3Przykład

  • Dane: P = 10 W; r = 1 m, 2 m i 4 m.
  • Wzór: I = P przez 4π · r2.
  • Obliczenia: I(1 m) = 10 W przez 4π · 1 m² ≈ 0,80 W/m²; I(2 m) = 10 W przez 4π · 4 m² ≈ 0,20 W/m²; I(4 m) = 10 W przez 4π · 16 m² ≈ 0,050 W/m².
  • Odpowiedź: ok. 0,80 W/m², 0,20 W/m² i 0,050 W/m² – każde podwojenie odległości zmniejsza natężenie 4 razy.
r [m]I [W/m²]I względem r = 1 m
10,801
20,201/4
40,0501/16
Uwaga na błąd

„natężenie maleje 2 razy, gdy odległość wzrośnie 2 razy”

Natężenie maleje 4 razy (I ∼ 1/r²); odwrotnie proporcjonalna do r jest amplituda.

✎Ściąga: Natężenie fali

Najważniejsze w pigułce – przeczytaj tuż przed kartkówką lub sprawdzianem.

  • I = P przez S – to energia przenoszona w ciągu 1 s przez 1 m² powierzchni ustawionej prostopadle do biegu fali. Przy tej samej częstotliwości natężenie jest proporcjonalne do kwadratu amplitudy: I ∼ A².
  • I = P przez 4π · r2, więc I ∼ 1 przez r2, a ponieważ I ∼ A², amplituda A ∼ 1 przez r.
  • Oznaczenia: I — natężenie fali [W/m²]; P — moc fali, czyli energia przenoszona w ciągu sekundy [W]; S — pole powierzchni prostopadłej do kierunku rozchodzenia się fali [m²]; A — amplituda [m]; r — odległość od punktowego źródła [m].
  • Dane: P = 10 W; r = 1 m, 2 m i 4 m.
  • Wzór: I = P przez 4π · r2.
  • Obliczenia: I(1 m) = 10 W przez 4π · 1 m² ≈ 0,80 W/m²; I(2 m) = 10 W przez 4π · 4 m² ≈ 0,20 W/m²; I(4 m) = 10 W przez 4π · 16 m² ≈ 0,050 W/m².
  • Odpowiedź: ok. 0,80 W/m², 0,20 W/m² i 0,050 W/m² – każde podwojenie odległości zmniejsza natężenie 4 razy.

?Quiz: powtórz przed kartkówką

8 pytań w stylu kartkówki i sprawdzianu. Odpowiedz w myślach, potem sprawdź odpowiedź. Rozwiąż quiz z wynikiem – każda odpowiedź ma wyjaśnienie.

  1. Natężenie fali to

    1. Aprędkość rozchodzenia się fali
    2. Bamplituda podzielona przez okres
    3. Cenergia fali zawarta w całej objętości ośrodka
    4. Dmoc fali przypadająca na jednostkę pola powierzchni prostopadłej do jej biegu
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź D: moc fali przypadająca na jednostkę pola powierzchni prostopadłej do jej biegu – I = P/S, jednostka W/m².

  2. Dwukrotnie zwiększamy odległość od punktowego źródła fali. Natężenie

    1. Anie zmienia się
    2. Bmaleje 2 razy
    3. Cmaleje 4 razy
    4. Dmaleje 8 razy
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź C: maleje 4 razy – I ∼ 1/r², więc przy podwojonym r natężenie jest 2² = 4 razy mniejsze.

  3. Dwukrotnie zwiększamy odległość od punktowego źródła fali. Amplituda

    1. Anie zmienia się
    2. Bmaleje 8 razy
    3. Cmaleje 2 razy
    4. Dmaleje 4 razy
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź C: maleje 2 razy – I ∼ A² i I ∼ 1/r², więc A ∼ 1/r.

  4. Moc punktowego źródła fali wynosi 10 W. Natężenie w odległości 2 m jest równe około

    1. A0,20 W/m²
    2. B5,0 W/m²
    3. C0,80 W/m²
    4. D1,25 W/m²
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź A: 0,20 W/m² – I = 10 W/(4π · 4 m²) ≈ 0,20 W/m²; 0,80 W/m² to natężenie w odległości 1 m.

  5. Przy tej samej częstotliwości natężenie fali jest proporcjonalne do

    1. Aodwrotności amplitudy
    2. Bkwadratu amplitudy
    3. Camplitudy
    4. Dpierwiastka z amplitudy
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź B: kwadratu amplitudy – Energia drgań, a więc i natężenie, rośnie z kwadratem amplitudy: I ∼ A².

  6. Amplituda fali kulistej w odległości 2 m od źródła wynosi 4 mm. W odległości 8 m wynosi

    1. A16 mm
    2. B1 mm
    3. C0,25 mm
    4. D2 mm
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź B: 1 mm – A ∼ 1/r: odległość wzrosła 4 razy, więc amplituda zmalała 4 razy, do 1 mm.

  7. Odległość od punktowego źródła zwiększono 3 razy. Natężenie jest

    1. A6 razy mniejsze
    2. B27 razy mniejsze
    3. C9 razy mniejsze
    4. D3 razy mniejsze
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź C: 9 razy mniejsze – I ∼ 1/r², więc natężenie maleje 3² = 9 razy.

  8. Jednostką natężenia fali jest

    1. AJ
    2. BW
    3. CW·m²
    4. DW/m²
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź D: W/m² – Natężenie to moc (W) przypadająca na pole powierzchni (m²).

Cały dział „Fale i optyka (rozszerzenie)”: ściąga i próbny sprawdzian →

Kartkówka albo sprawdzian już blisko?

Rozwiąż quiz z wynikiem i powtórz materiał na fiszkach. Każda odpowiedź ma wyjaśnienie, a postęp zapisuje się bez zakładania konta.

Więcej: Fizyka, klasa 3

Ładunek elektryczny i pole elektryczneKondensator – magazyn energii polaPrawo CoulombaNatężenie pola elektrycznegoEnergia potencjalna, potencjał i napięciePrzewodnik w polu i kondensator płaskiNatężenie, napięcie i prawo OhmaOpór przewodnika i charakterystyki I(U)I prawo Kirchhoffa i napięcia ogniwOpór zastępczy i II prawo KirchhoffaSEM i opór wewnętrzny ogniwaMoc, energia i dane znamionoweCiepło Joule’a–LenzaDioda i instalacja domowaMagnesy i linie pola magnetycznegoIndukcja magnetycznaSiła magnetyczna na ładunek i przewodnik z prądemSiła Lorentza i siła elektrodynamicznaTor cząstki, silnik i przewody równoległeFerromagnetyki i pole magnetyczne ZiemiIndukcja elektromagnetyczna i prądnicaStrumień, SEM indukcji i reguła LenzaPrąd przemiennyWartości skuteczne napięcia i natężeniaTransformator i przesył energiiFale elektromagnetyczne i widmoDyfrakcja i interferencja na szczelinachSiatka dyfrakcyjnaEfekt Dopplera – wzórZałamanie światła i kąt granicznySoczewki cienkie i obrazyPolaryzacja, prawo Malusa i laserFoton, widma i poziomy energii atomuZjawisko fotoelektryczne i jonizacjaIzotopy i promieniowanie jądroweCzas połowicznego rozpaduDeficyt masy i energia wiązaniaRozszczepienie, synteza i energia gwiazdPromieniowanie jonizujące a organizmFizyka współczesna – treści fakultatywneDoświadczenia z klasy III i opis wynikuDoświadczenia R, model i uzasadnienieRuch harmoniczny – wychylenie, prędkość, przyspieszenieSprężyna, wahadło, energia i rezonansBilans cieplny i przemiany fazoweGaz doskonały – równanie Clapeyrona i przemianyModel kinetyczny gazu i ciepło moloweSilniki cieplne i II zasada termodynamiki