Charakteristika
Pokus názorným způsobem demonstruje některé
vlastnosti mechanického a elektromagnetického vlnění, probírané v [4], kap.
12. 7.
Potřeby
ruční motorový šlehač, cca 3 m slabé (kloboukové)
gumy, kovová matka, pevná nit
Příprava
V ručním šlehači ponecháme jednu metličku a na její
okraj uvážeme konec gumového vlákna. Druhý konec vlákna uvážeme například za
kliku dveří.
Provedení
Šlehač držíme tak, že guma je mírně napnutá a osa rotace
metličky je rovnoběžná s gumovým vláknem. Po spuštění šlehače můžeme
z boku pozorovat po celé délce vlákna stojaté vlny, jejichž vlnovou délku
můžeme měnit napínáním gumy, případně změnou rychlosti otáček šlehače. Gumové
vlákno se přitom postupně skrucuje, proto po chvíli šlehač zastavíme a metličku
přendáme do polohy druhé metličky, která se otáčí protichůdně, a pokračujeme
v pokusu.
Na tomto zařízení můžeme jednoduše ukázat některé vlastnosti vlnění.
Závislost vlnové délky na prostředí, kterým vlnění prochází můžeme ukázat zmiňovaným napínáním gumy, nebo tak, že část vlákna necháme tvořenou jednoduchým a zbytek dvojitým svazkem gumy (zde bude mít vlnění zhruba poloviční vlnovou délku). V druhém případě zároveň demonstrujeme přechod vlnění z jednoho prostředí do druhého.
Přivázáním matky na vlákno do určité vzdálenosti od šlehače demonstrujeme odraz vlnění na nehomogenitě. Vidíme, že vlnění vzniká téměř jen na úseku od šlehače k matce, za matkou je vlnění minimální.
Jiným způsobem demonstrujeme polarizaci vlnění. Kus napnuté nitě přidržíme v určitém místě kolmo opřený o gumové vlákno. Vlnění na úseku za nití je polarizované ve směru nitě. Použijeme-li dvě nitě opřené o vlákno ve dvou bodech, prochází vlnění posledním úsekem pouze tehdy, jsou-li nitě umístěny vodorovně. Jestliže nitě zkřížíme, prochází vlnění pouze do úseku za první nit, v úseku mezi druhou nití a koncem vlákna je vlnění minimální.
Vysvětlení
Vlnová délka závisí při stejné frekvenci vlnění (dané
otáčkami šlehače) na rychlosti šíření vlny v daném prostředí. Tu můžeme
v našem případě ovlivňovat napínáním gumy, nebo jejím zdvojením.
Zařízení vyrábí příčné kruhově polarizované vlny. Přiložením nitě omezíme kmitání pouze na směr rovnoběžný s nití. Nitě proto působí na vlnění jako polarizátory.
Poznámka
Místo ručního šlehače můžeme použít vrtačku vybavenou
zpětným chodem, na jejíž hlavici připevníme gumové vlákno například kouskem
izolepy.