Physik - Wellen

• Einteilung von Wellen nach dem schwingenden Medium


  • Mechanische (Bsp.: Schall)
  • Elektromagnetische (Bsp.: Licht im sichtbaren/unsichtbaren)
• Transversalwellen


  Wellen, bei denen die einzelnen Oszillatoren senkrecht zur Ausbreitungsrichtung schwingen und Wellenberge sowie Wellentäler entstehen (Bsp.: Seilwellen, Licht)
• Übertragung von Energie bei gekoppelten Pendeln


  Energie wird von einem Pendel zum nächsten übertragen
• Physikalische Größen bei der harmonischen Schwingung umfassen die Periodendauer T = Schwingungsda
• Beispiele für elektromagnetische Wellen


  • Licht
  • Funkwellen
• Longitudinalwellen


  Wellen, bei denen die einzelnen Oszillatoren in Ausbreitungsrichtung schwingen und Verdichtungen sowie Verdünnungen ausbreiten (z.B.: Schall)
• Einteilung von Wellen nach Schwingungsrichtung


  • Longitudinal (Bsp.: Schall)
  • Transversal (Bsp.: Licht)
• Gekoppelte Pendel


  Mehrere Pendel, die so miteinander verbunden sind, dass jedes Pendel durch die Schwingung der anderen Pendel selbst zum Schwingen gebracht wird
• Beispiele für mechanische Wellen


  • Wasserwellen
  • Seilwellen
  • Schallwellen
• Wichtige Größen zur Beschreibung von harmonischen Wellen benötigen alle Größen, die bei Schwingungen verwendet werden, sowie zusätzliche Größen aufgrund der räumlichen Ausbreitung bei Wellen
• Physikalische Größen bei der harmonischen Schwingung

  • Periodendauer T = Schwingungsdauer = Zeit einer vollen Schwingung
  • Frequenz f = Anzahl der Schwingungen pro Sekunde
  • Amplitude r = maximale Auslenkung
  • Kreisfrequenz w
  • Elongation y(t) = momentane Auslenkung
• Die Ausbreitungsgeschwindigkeit ist vom Medium abhängig
• Bestandteile einer Wellenlänge


  • Wellenberg
  • Wellental bei Transversalwellen
  • Verdichtung
  • Verdünnung bei Longitudinalwellen
• Arten von Wellenausbreitung


  • Eindimensionale Wellen = lineare Wellen
  • Zweidimensionale Wellen = Flächenwellen
• Elongation


  Von Zeit und Ort abhängige momentane Auslenkung
• Die Frequenz einer Welle

  Hängt nur von der Erregerfrequenz ab und ändert sich bei der Ausbreitung nicht
• Änderung der Ausbreitungsgeschwindigkeit

  Hat eine Änderung der Wellenlänge zur Folge
• Die Lichtgeschwindigkeit in Vakuum (ca. 3‧108 m/s) ist die größte Geschwindigkeit
• Die räumliche Periodizität wird durch die Wellenlänge, die zeitliche wird durch die Periodendauer bestimmt
• Ausbreitungsgeschwindigkeit c


  Die Geschwindigkeit, mit der ein Schwingungszustand in Ausbreitungsrichtung fortwandert
• Wellenlänge


  Der räumliche Abstand zweier gleicher aufeinander folgender Bewegungszustände
• Wellenfront

  Alle Punkte, die von der Welle zur gleichen Zeit erreicht werden
• Begriffe zur Beschreibung der Ausbreitung von Wellen

  • Wellenzentrum
  • Wellenfront
  • Wellenstrahl – Wellenvektor
• Reflexion


  Trifft eine Welle auf ein Hindernis, so wird diese reflektiert
• Reflexion am losen Ende

  Kein Phasensprung tritt auf
• Diffuse Reflexion

  Treffen Lichtstrahlen bzw. Wellen auf eine raue Oberfläche, spricht man von einer diffusen Reflexion
• Ausbreitung von Wellen

  1. Eindimensionale Wellen = lineare Wellen: Die Ausbreitung erfolgt nur in eine Richtung

  2. Zweidimensionale Wellen = Flächenwellen: Die Ausbreitung erfolgt entlang einer Fläche

  3. Dreidimensionale Wellen = Raumwellen: Die Ausbreitung geht in alle Raumrichtungen
• Wellenstrahl – Wellenvektor


  Die Ausbreitungsrichtung der Welle; steht immer normal auf die Wellenfront
• Wellenzentrum


  Der Ort, an dem die Welle entsteht
• Reflexion am festen Ende

  Ein Phasensprung tritt auf; Einfallswinkel = Ausfallswinkel
• Reflexionsgesetz

  Einfallswinkel = Ausfallswinkel; tritt auf, wenn eine Welle auf ein glattes Hindernis trifft