ruch falowy
rozchodzenie się w przestrzeni różnego rodzaju drgań, czyli zaburzeń stanu ośrodka. W zależności od ośrodków oraz charakteru zaburzeń rozróżnia się fale: mechaniczne (w tym sprężyste), elektromagnetyczne i f. materii (tzw. f. de Broglie'a). F. MECHANICZNE polegają na przekazywaniu od punktu do punktu zmian położenia, prędkości czy ciśnienia konkretnych obiektów materialnych (cząstek) i mogą się rozchodzić wyłącznie w ośrodkach materialnych. F. ELEKTROMAGNETYCZNE wiążą się ze zmianą natężeń pól elektrycznych i magnetycznych istniejących również w próżni, a więc mogą rozchodzić się także poza ośrodkami materialnymi. F. MATERII związane są ze zjawiskiem dualizmu falowo-korpuskularnego cząstek materii i mają istotnie odmienny charakter. Cechą ruchu falowego jest przenoszenie energii bez przenoszenia masy (substancji). Energia przenoszona przez f. maleje w miarę ich rozchodzenia się na skutek pochłaniania energii przez ośrodek i zamiany na inne rodzaje energii. F. OKRESOWE, które nie przekazują żadnej energii ośrodkowi, w którym się rozchodzą, noszą nazwę f. niegasnących. Energia f. jest różnicą energii ośrodka w jego określonym obszarze w stanie zaburzonym i niezaburzonym. Średnia energii przenoszona przez f. przez jednostkową powierzchnię prostopadłą do kierunku rozchodzenia się f. nazywa się natężeniem f. W zależności od kierunku drgań wielkości fiz. (np. położenia cząsteczek ośrodka) względem kierunku propagacji (rozchodzenia się) f. rozróżnia się: F. PODŁUŻNE, w których drgania odbywają się równolegle do tego kierunku (np. f. dźwiękowe w gazach), oraz F. POPRZECZNE, w których drgania zachodzą prostopadle do tego kierunku (np. f. w strunach). F. poprzeczne nazywane są spolaryzowanymi, gdy drgania są uporządkowane w pewien sposób; np. fala poprzeczna, w której drgania zachodzą w jednej płaszczyźnie, nosi nazwę f. spolaryzowanej liniowo. F. dzieli się na nieokresowe i okresowe. F. jest okresowa, gdy wartość wielkości fiz. ulegającej zaburzeniu powtarza się cyklicznie w określonych odstępach czasu. Czas trwania jednego cyklu nosi nazwę okresu f. (T). Odwrotność okresu f., czyli liczba cykli drgań zachodzących w jednostce czasu, nazywa się częstotliwością f. (f): f = 1/ T. Fazą f. nazywamy zespół parametrów opisujących stan drgań ośrodka w danym punkcie i w danej chwili. Np. dla f. poprzecznej spolaryzowanej liniowo fazę będzie określało odchylenie cząstki ośrodka od położenia równowagi i prędkość cząstki w tym punkcie. Powierzchnią falową (pow. fazową) f. nazywa się powierzchnię, czyli miejsce geometryczne punktów, w których f. ma jednakową fazę. Powierzchnia falowa f. stale przemieszcza się w przestrzeni z prędkością zwaną prędkością fazową. Wyjątkiem jest tzw. fala stojąca. Czołem f. nazywa się powierzchnię falową rozdzielającą przestrzeń na dwa obszary: obszar objęty zaburzeniem falowym i obszar, w którym zaburzenie to jeszcze nie wystąpiło. W zależności od kształtu czoła f. rozróżnia się f. płaskie, walcowe i kuliste, które w trakcie rozchodzenia w ośrodkach jednorodnych izotropowych nie zmieniają swego kształtu. Jeżeli f. jest okresowa, to jej powierzchnie falowe odpowiadające tym samym fazom przemieszczają się jedna za drugą w stałych odległościach; odległość ta nosi nazwę długości f. (λ). Jej związek z okresem f. (T) i prędkością falową (ν) wyraża wzór: λ = T ν, lub inaczej T = λ / ν. Okres T jest więc czasem, w którym f. przebywa drogę równą jednej długości f. (λ). Odwrotność długości f. nazywa się liczbą falową lub stałą propagacji. Matematycznie f. opisuje się za pomocą funkcji wyrażającej zmiany w czasie i przestrzeni wielkości fiz. podlegającej zaburzeniu. Funkcja ta spełnia równanie falowe opisujące proces rozprzestrzeniania się f. W ośrodkach niejednorodnych zachodzi zjawisko załamania i odbicia oraz refrakcji f., a w ośrodkach anizotropowych zjawisko dwójłomności. Ponadto dla ruchu falowego charakterystyczne są zjawiska: dyfrakcji, dyspersji, rozpraszania, interferencji i polaryzacji fal.