Hanna Trębacz  

Katedra i Zakład Biofizyki  

Uniwersytet Medyczny w Lublinie 

 

Ruch falowy 

Zjawiska fizyczne dotyczące fal 

Wykład z biofizyki dla studentów kierunku 

– Analityka medyczna 

 

•Fala – periodyczne zaburzenie rozprzestrzeniające się 
w ośrodku (w przestrzeni). Fale przenoszą energię z 
jednego miejsca do drugiego bez transportu materii.  

 

• Fale poprzeczne - kierunek drgań jest prostopadły do 
kierunku rozchodzenia się fali (np. fale morskie, fale 
elektromagnetyczne).  

 

•Fale podłużne - drgania odbywają się w tym samym 
kierunku, w którym następuje propagacja fali (np. fale 
dźwiękowe). 

 
 

Ruch falowy - podstawy 

•Parametry opisujące falę: 

 

 

 

częstotliwość (f)  

 

[Hz] 

  

 

 

prędkość propagacji (c)      [m/s] 

 

 

 

długość fali (l) 

 

[m]     

 

 

 

natężenie fali (I)  

 

 [J/(m

2

·s)] 

Ruch falowy - podstawy 



Częstotliwość (f) określa liczbę cykli zjawiska 

okresowego występujących w jednostce czasu. W 

układzie SI jednostką częstotliwości jest herc (Hz). 

 



Prędkość propagacji (v) prędkość przenoszenia 

informacji i energii przez falę. 

 



Długość fali (

l

)

 - najmniejsza odległość pomiędzy 

dwoma punktami o tej samej fazie 

Ruch falowy - podstawy 

 



Natężenie fali – miara energii fali , której jednostką 
jest W/m

2

.  



Jest ono równe średniej wartości strumienia energii 

fali przepływającego w czasie 1 s przez jednostkowe 
pole powierzchni (1 m

2

) zorientowanej prostopadle do 

kierunku rozchodzenia się fali.  

Ruch falowy - podstawy 

Ruch falowy - podstawy 



Najprostszym rodzajem fali 

jest fala harmoniczna (fala 
sinusoidalna). 

•Fale rozchodzą się prostoliniowo (w ośrodkach 
jednorodnych),  

 

•Częstotliwość fal pozostaje stała podczas propagacji w 
statycznym ośrodku. 
 
•Długość fali zależy od częstotliwości – większa 
częstotliwość to mniejsza długość fali.  
 
•Natężenie fal maleje podczas propagacji w ośrodku  

Ruch falowy - podstawy 



Odbicie 

-

 

po dojściu do granicy ośrodków fale zmieniają 

kierunek poruszając się nadal w tym samym ośrodku   

Najważniejsze zjawiska w ruchu falowym 



Kąt odbicia jest równy kątowi 
padania, a promień padający, 
promień odbity i normalna do 
powierzchni odbicia leżą w 
jednej płaszczyźnie.  



W wyniku odbicia zmienia się 
tylko kierunek rozchodzenia 
się fali. 



Załamanie

 - zmiana kierunku biegu fali na granicy 

ośrodków, w których porusza się z różnymi prędkościami. 

Najważniejsze zjawiska w ruchu falowym 



Dyfrakcja

 

– uginanie się fali na krawędziach (zaburzenie 

prostoliniowego 

rozchodzenia się fal) 



(

czego skutkiem jest zdolność do omijania przeszkód 

mniejszych niż długość fali).  

 

Najważniejsze zjawiska w ruchu falowym 
- dyfrakcja

  

Dyfrakcja 

d >> 

λ – dyfrakcja nie 

występuje 

d 

≈ λ – dyfrakcja zachodzi

. 

Dyfrakcji  fala ulega tylko na takich szczelinach, których 
rozmiary są porównywalne z długością fali świetlnej 

Dyfrakcja na dwóch szczelinach 

Warunek zajścia dyfrakcji 



Interferencja

 

– nakładanie się spójnych fal z różnych 

źródeł, które prowadzi do wzmocnienia lub 

wygaszenia się fal.  

Najważniejsze zjawiska w ruchu falowym 
- interferencja

  

Warunkiem interferencji fal jest ich spójność, 
tzn. korelacja faz, amplitudy i częstotliwości 

Kierunek drgań w fali poprzecznej 



Polaryzacja 

– sprowadzenie drgań do wybranego 

kierunku w płaszczyźnie prostopadłej do kierunku 

rozchodzenia się fali.  

 

 

 

 



Polaryzacja dotyczy fali poprzecznej. 



Fala spolaryzowana oscyluje tylko w pewnym wybranym 
kierunku.  

Najważniejsze zjawiska w ruchu falowym 

Najważniejsze zjawiska w ruchu 

falowym

  - 

Efekt Dopplera 



Efekt Dopplera -

 

to zmiana częstotliwości i długości 

fali odbieranej przez odbiornik dźwięku w stosunku do 

fali emitowanej przez źródło, gdy źródło fali i odbiornik 

są względem siebie w ruchu. 
 

 

 



Gdzie: f’- odbierana częstotliwość, f- częstotliwość ze źródła, c- 

prędkość dźwięku w ośrodku, v

S

- 

prędkość źródła fali w stosunku 

do odbiornika. 
 

 



f

D

 

– zmiana częstotliwości, (przesunięcie dopplerowskie) 

 
 

)

v

c

(

c

f

'

f

s







D

f

f

'

f





Zastosowania efektu Dopplera 

Pomiar prędkości 
• Radar dopplerowski 
• Diagnostyka medyczna 
• Astrofizyka 
• Poszerzenie linii spektralnych 

Fale mechaniczne 

W przypadku fal mechanicznych cząstki ośrodka, 

w którym rozchodzi się fala, oscylują wokół 

położenia równowagi, przekazując sobie energię. 

 
 
 
 
 
 
 
 

Fale na wodzie to 

przykład fali 

mechanicznej 

poprzecznej 

Fale akustyczne 



– rozchodzące się w ośrodku drgania cząsteczek 
ośrodka w postaci fali podłużnej, któremu towarzyszą 
zaburzenie gęstości (i ciśnienia),  



Falą akustyczną nazywa się zarówno taką falę 
podłużną, która powoduje wrażenie słuchowe, jak i 
fale o częstotliwościach i amplitudach poniżej i 
powyżej zakresu ludzkich zmysłów. 

 

Dźwięk  



Wrażenie słuchowe spowodowane 
falą akustyczną rozchodzącą się 
w ośrodku sprężystym (ciele 
stałym, płynie, gazie).  



Częstotliwości fal, które są 
słyszalne dla człowieka, zawarte są 
w paśmie między wartościami 
granicznymi od ok. 16-20 Hz do ok. 
16-20 kHz. 



Natężenie dźwięków słyszalnych 
musi przekraczać próg 
słyszalności. 

Dziękuję !