Oppgave:
Bølgeutbredelse, diffraksjon, interferens
Interaktivt bølgelaboratorium
Velkommen til det interaktive bølgelaboratoriet! Her kan du utforske tre viktige bølgefenomener: utbredelse, diffraksjon og interferens.
Velg et eksperiment:
📡 Utbredelse
🌊 Diffraksjon
⚡ Interferens
📊 Bølgeprofil
Bølgeutbredelse
Bølger sprer seg i alle retninger fra kilden med konstant hastighet.
🌐 Bølgeutbredelse
Bølger overfører energi uten å flytte materie. De sprer seg fra kilden i konsentriske sirkler.
Utbredelseshastigheten avhenger av mediet
Amplituden bestemmer bølgens intensitet
Frekvensen forblir konstant under utbredelse
🌊 Bølgediffraksjon
Diffraksjon er bølgers evne til å bøye seg rundt hindringer og passere gjennom smale åpninger.
Mer uttalt når hindringens størrelse tilsvarer bølgelengden
Bølgen sprer seg ut som en vifte bak åpningen
Forklarer hvorfor lyd kan høres rundt hjørner
⚡ Bølgeinterferens
Interferens er overlapping av bølger fra to koherente kilder (Youngs dobbelspalte-eksperiment).
Lyse bånd - konstruktiv interferens
Mørke bånd - destruktiv interferens
Avstanden mellom båndene avhenger av bølgelengden
📊 Bølgeprofil
Sidevisningen viser bølgeformen - en sinusbølge som beveger seg gjennom rommet.
Amplitude - maksimalt avvik fra likevekt
Bølgelengden avhenger av frekvens og hastighet
Jo høyere frekvens, desto kortere bølgelengde
🎯 Praktiske anvendelser
🎵 Akustikk
Design av konsertsaler tar hensyn til interferens av lydbølger
📡 Radiokommunikasjon
Diffraksjon gjør at radiobølger kan bøye seg rundt fjell og bygninger
🔬 Optikk
Lysinterferens brukes i lasere og holografi
🌊 Oseanografi
Studie av havbølger hjelper med å varsle været
0.5) {
ctx.globalAlpha = intensity * (amplitude / 40);
ctx.beginPath();
ctx.moveTo(x, 0);
ctx.lineTo(x, canvas.height);
ctx.stroke();
}
}
ctx.globalAlpha = 1;
// Дифрагированные волны справа от щели
const slitSource = { x: barrierX, y: slitY };
for (let angle = -Math.PI/2; angle <= Math.PI/2; angle += Math.PI/20) {
const maxDist = canvas.width - barrierX;
for (let dist = 0; dist < maxDist; dist += 3) {
const x = slitSource.x + dist * Math.cos(angle);
const y = slitSource.y + dist * Math.sin(angle);
if (x >= barrierX && x < canvas.width && y >= 0 && y < canvas.height) {
const wavePhase = (dist / waveLength - time * frequency) * 2 * Math.PI;
const waveValue = Math.sin(wavePhase);
const distanceFactor = Math.max(0, 1 - dist / maxDist);
const angleFactor = Math.cos(angle) * Math.cos(angle);
if (waveValue > 0.3) {
const intensity = waveValue * distanceFactor * angleFactor * (amplitude / 40);
if (intensity > 0.1) {
ctx.fillStyle = 'rgba(255, 152, 0, ' + intensity + ')';
ctx.fillRect(x-1, y-1, 2, 2);
}
}
}
}
}
// Подписи (отодвинули от краев)
ctx.fillStyle = '#fff';
ctx.font = '12px Arial';
ctx.textAlign = 'center';
ctx.fillText("Spalte", barrierX, Math.max(30, 20));
ctx.fillText("Diffraksjon", Math.min(barrierX + 80, canvas.width - 50), Math.max(slitY - 40, 30));
}
// Рисование интерференции от двух щелей с экраном
function drawInterference() {
ctx.clearRect(0, 0, canvas.width, canvas.height);
const barrierX = canvas.width * 0.25;
const screenX = canvas.width * 0.6; // Экран ближе к щелям
const slitDistance = 50;
const centerY = canvas.height / 2;
const slit1Y = centerY - slitDistance/2;
const slit2Y = centerY + slitDistance/2;
const slitWidth = 6;
const waveSpeed = 50;
const waveLength = waveSpeed / frequency;
// Рисуем барьер с двумя щелями
ctx.fillStyle = '#444';
ctx.fillRect(barrierX - 3, 0, 6, slit1Y - slitWidth/2);
ctx.fillRect(barrierX - 3, slit1Y + slitWidth/2, 6, slit2Y - slitWidth/2 - (slit1Y + slitWidth/2));
ctx.fillRect(barrierX - 3, slit2Y + slitWidth/2, 6, canvas.height - (slit2Y + slitWidth/2));
// Падающие волны слева
ctx.strokeStyle = 'rgba(33, 150, 243, 0.6)';
ctx.lineWidth = 1;
for (let x = 0; x < barrierX; x += waveLength/3) {
const wavePhase = (x / waveLength - time * frequency) * 2 * Math.PI;
const intensity = Math.sin(wavePhase);
if (intensity > 0.5) {
ctx.globalAlpha = intensity * 0.5;
ctx.beginPath();
ctx.moveTo(x, 0);
ctx.lineTo(x, canvas.height);
ctx.stroke();
}
}
ctx.globalAlpha = 1;
// Источники в щелях
ctx.fillStyle = '#ff4444';
ctx.beginPath();
ctx.arc(barrierX, slit1Y, 3, 0, 2 * Math.PI);
ctx.fill();
ctx.beginPath();
ctx.arc(barrierX, slit2Y, 3, 0, 2 * Math.PI);
ctx.fill();
// Анимированные волны от источников
ctx.strokeStyle = 'rgba(76, 175, 80, 0.3)';
ctx.lineWidth = 1;
for (let i = 0; i < 5; i++) {
const radius = (time * 30 + i * 25) % 120; // Уменьшили радиус
if (radius > 5) {
const alpha = Math.max(0, 0.3 - radius / 400);
ctx.globalAlpha = alpha;
// От первой щели
ctx.beginPath();
ctx.arc(barrierX, slit1Y, radius, 0, 2 * Math.PI);
ctx.stroke();
// От второй щели
ctx.beginPath();
ctx.arc(barrierX, slit2Y, radius, 0, 2 * Math.PI);
ctx.stroke();
}
}
ctx.globalAlpha = 1;
// Экран справа
ctx.fillStyle = '#222';
ctx.fillRect(screenX - 2, 0, 4, canvas.height);
// Статичная интерференционная картина на экране
const pattern = createInterferencePattern();
pattern.forEach(stripe => {
const { y, color, alpha, width } = stripe;
ctx.fillStyle = 'rgba(' + color[0] + ', ' + color[1] + ', ' + color[2] + ', ' + alpha + ')';
ctx.fillRect(screenX + 2, y, width, 1);
});
// Подписи (размещены подальше от краев)
ctx.fillStyle = '#fff';
ctx.font = '12px Arial';
ctx.textAlign = 'center';
// Подписи щелей
const labelX = Math.max(barrierX - 25, 40);
ctx.fillText("Spalte 1", labelX, Math.max(slit1Y - 10, 20));
ctx.fillText("Spalte 2", labelX, Math.min(slit2Y + 20, canvas.height - 10));
// Подпись экрана
ctx.fillText("Skjerm", screenX, Math.max(canvas.height - 15, canvas.height - 10));
// Подпись интерференции (размещена безопасно)
const interferenceX = Math.min(screenX + 30, canvas.width - 60);
const interferenceY = Math.max(35, 25);
ctx.font = '11px Arial';
ctx.fillText("Interferens", interferenceX, interferenceY);
}
// Рисование бокового вида волны
function drawSideView() {
ctx.clearRect(0, 0, canvas.width, canvas.height);
const centerY = canvas.height / 2;
const waveLength = 100 / frequency;
const maxAmplitude = Math.min(amplitude, canvas.height / 3);
// Ось X
ctx.strokeStyle = '#666';
ctx.lineWidth = 1;
ctx.beginPath();
ctx.moveTo(0, centerY);
ctx.lineTo(canvas.width, centerY);
ctx.stroke();
// Разметка оси
ctx.fillStyle = '#888';
ctx.font = '10px Arial';
ctx.textAlign = 'center';
for (let x = 0; x < canvas.width; x += waveLength) {
if (x > 20 && x < canvas.width - 20) { // Отступ от краев
ctx.beginPath();
ctx.moveTo(x, centerY - 5);
ctx.lineTo(x, centerY + 5);
ctx.stroke();
ctx.fillText('λ', x, centerY + 15);
}
}
// Волна
ctx.strokeStyle = '#4CAF50';
ctx.lineWidth = 3;
ctx.beginPath();
for (let x = 0; x < canvas.width; x += 2) {
const phase = (x / waveLength + time * frequency * 2) * 2 * Math.PI;
const y = centerY - maxAmplitude * Math.sin(phase);
if (x === 0) {
ctx.moveTo(x, y);
} else {
ctx.lineTo(x, y);
}
}
ctx.stroke();
// Стрелки амплитуды
ctx.strokeStyle = '#ff4444';
ctx.lineWidth = 2;
const arrowX = canvas.width * 0.25;
// Стрелка вверх
ctx.beginPath();
ctx.moveTo(arrowX, centerY);
ctx.lineTo(arrowX, centerY - maxAmplitude);
ctx.stroke();
// Стрелка вниз
ctx.beginPath();
ctx.moveTo(arrowX, centerY);
ctx.lineTo(arrowX, centerY + maxAmplitude);
ctx.stroke();
// Подписи (размещены с отступом от краев)
ctx.fillStyle = '#fff';
ctx.font = '14px Arial';
ctx.textAlign = 'left';
const labelY = Math.max(centerY - maxAmplitude - 10, 25);
ctx.fillText("Amplitude", Math.max(arrowX - 20, 20), labelY);
ctx.fillText('A = ' + amplitude, Math.max(arrowX - 20, 20), Math.max(labelY - 15, 15));
ctx.textAlign = 'center';
ctx.fillText("Utbredelsesretning \u2192", canvas.width/2, Math.max(40, 30));
ctx.fillText("Frekvens = " + frequency + " Hz", canvas.width/2, Math.min(canvas.height - 10, canvas.height - 20));
}
// Анимация
function animate() {
if (!isAnimating) return;
switch(currentExperiment) {
case 'propagation':
drawPropagation();
break;
case 'diffraction':
drawDiffraction();
break;
case 'interference':
drawInterference();
break;
case 'sideview':
drawSideView();
break;
}
time += 0.02;
animationFrame = requestAnimationFrame(animate);
}
// Управление экспериментами
window.switchExperiment = function(experiment) {
const buttons = document.querySelectorAll('.experiment-btn');
const cards = document.querySelectorAll('.theory-card');
const info = document.getElementById('experimentInfo');
buttons.forEach(btn => btn.classList.remove('active'));
cards.forEach(card => card.style.display = 'none');
currentExperiment = experiment;
time = 0;
const btnIds = {
'propagation': 'wavePropBtn',
'diffraction': 'diffractionBtn',
'interference': 'interferenceBtn',
'sideview': 'sideViewBtn'
};
const activeBtn = document.getElementById(btnIds[experiment]);
const activeCard = document.getElementById(experiment + 'Card');
if (activeBtn) activeBtn.classList.add('active');
if (activeCard) activeCard.style.display = 'block';
if (info) {
const titles = {
'propagation': "B\u00f8lgeutbredelse",
'diffraction': "B\u00f8lgediffraksjon",
'interference': "B\u00f8lgeinterferens",
'sideview': "B\u00f8lgeprofil"
};
const descriptions = {
'propagation': "B\u00f8lger sprer seg fra kilden i konsentriske sirkler.",
'diffraction': "B\u00f8lgen passerer gjennom en spalte og sprer seg ut.",
'interference': "To spalter skaper et statisk interferensm\u00f8nster p\u00e5 skjermen.",
'sideview': "En sinusb\u00f8lge beveger seg gjennom rommet."
};
info.innerHTML = '
' + titles[experiment] + ' ' + descriptions[experiment] + '
';
}
};
// Обновление параметров волн
window.updateWaveParams = function() {
const freqSlider = document.getElementById('frequencySlider');
const ampSlider = document.getElementById('amplitudeSlider');
const freqValue = document.getElementById('frequencyValue');
const ampValue = document.getElementById('amplitudeValue');
if (freqSlider && freqValue) {
frequency = parseFloat(freqSlider.value);
freqValue.textContent = frequency + " Hz";
}
if (ampSlider && ampValue) {
amplitude = parseFloat(ampSlider.value);
ampValue.textContent = amplitude;
}
// Пересчитать интерференционную картину при изменении параметров
interferencePattern = null;
};
// Управление анимацией
window.toggleWaveAnimation = function() {
const btn = document.getElementById('playPauseWaveBtn');
if (!btn) return;
if (isAnimating) {
isAnimating = false;
cancelAnimationFrame(animationFrame);
btn.textContent = "\u25b6\ufe0f Spill av";
} else {
isAnimating = true;
animate();
btn.textContent = "\u23f8\ufe0f Pause";
}
};
window.resetWaveAnimation = function() {
time = 0;
if (!isAnimating) {
switch(currentExperiment) {
case 'propagation':
drawPropagation();
break;
case 'diffraction':
drawDiffraction();
break;
case 'interference':
drawInterference();
break;
case 'sideview':
drawSideView();
break;
}
}
};
// Запуск анимации
animate();
})()"
style="display: none;">