तरंगों में संपीड़न और दुर्लभता के क्षेत्र क्या हैं?

तरंगें दो मूल रूप ले सकती हैं: अनुप्रस्थ, या ऊपर-नीचे गति, और अनुदैर्ध्य, या सामग्री संपीड़न। अनुप्रस्थ तरंगें समुद्र की लहरों या पियानो तार में कंपन की तरह होती हैं: आप उनकी गति को आसानी से देख सकते हैं। संपीड़न तरंगें, तुलनात्मक रूप से, संपीड़ित और दुर्लभ अणुओं की अदृश्य वैकल्पिक परतें हैं। ध्वनि और सदमे की तरंगें इस तरह से यात्रा करती हैं।

संपीड़न तरंगें केवल किसी प्रकार के भौतिक माध्यम से यात्रा कर सकती हैं, जैसे हवा, पानी या स्टील। एक निर्वात संपीड़न तरंगें नहीं ले जा सकता, क्योंकि इसमें ऊर्जा का संचालन करने के लिए कोई पदार्थ नहीं है। एक माध्यम पर उनकी निर्भरता का मतलब है कि ये यांत्रिक तरंगें हैं, और माध्यम उनकी गति की गति निर्धारित करता है। उदाहरण के लिए, हवा के माध्यम से ध्वनि की गति 346 मीटर प्रति सेकंड है। स्टील जैसी सघन सामग्री 6,100 मीटर प्रति सेकंड की गति से ध्वनि का संचालन करती है।

यदि आप एक संपीड़न तरंग को हवा में चलते हुए देख सकते हैं, तो आप उस दिशा में संकुचित अणुओं का एक क्षेत्र देखेंगे जिससे तरंग यात्रा कर रही थी। अधिकतम संपीड़न बिंदु के बाद अणु अधिक से अधिक दुर्लभ हो जाते हैं, जब तक कि आप सबसे कम दबाव वाले क्षेत्र में सबसे कम वायु अणु नहीं देखते। उस बिंदु के बाद हवा उत्तरोत्तर सघन हो जाती है, जब तक कि आप फिर से अधिकतम संपीड़न तक नहीं पहुंच जाते। अधिकतम संपीड़न या विरलन बिंदुओं के बीच की दूरी एक तरंग दैर्ध्य है। जैसे-जैसे किसी तरंग की आवृत्ति बढ़ती है, उसकी तरंगदैर्घ्य कम होती जाती है।

दो या दो से अधिक तरंगें, एक माध्यम में एक ही बिंदु को पार करते हुए, एक दूसरे के साथ हस्तक्षेप करती हैं। यदि आप एक स्थिर तालाब में दो पत्थर गिराते हैं तो आप इसे देख सकते हैं; लहरें फैलती हैं और एक दूसरे के साथ ओवरलैप होती हैं। संपीड़न तरंगों के साथ भी ऐसा ही होता है। यदि एक संपीड़न बिंदु एक दुर्लभ बिंदु से मिलता है, तो दोनों एक दूसरे को रद्द कर देते हैं। यदि दो संपीड़न बिंदु मिलते हैं, तो वे एक दूसरे को सुदृढ़ करते हैं, जिससे दो बार दबाव वाला बिंदु बनता है।

हवा में ध्वनि की गति से तेज गति से चलने वाला जेट एक ध्वनि बूम उत्पन्न करता है। जैसे ही जेट आगे बढ़ता है, हवा के अणु उसके सामने ढेर हो जाते हैं, जैसे हल के सामने बर्फ। हवा की संकुचित और विरल परतें किसी स्रोत से सीधे बाहर नहीं जातीं, जैसा कि आप ध्वनि के साथ प्राप्त करते हैं। शॉक वेव विमान के ठीक आगे की नोक के साथ एक शंकु के आकार का पैटर्न बनाता है, और संपीड़न तरंगें इसके पीछे से बड़े-बड़े हलकों में निकलती हैं।