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Entstehung einer Welle: |
Wellen entstehen bei Ausbreitung einer durch einen Erreger verursachten Störung in einem System gekoppelter schwingungsfähiger Teilchen. |
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Phasengeschwindigkeit c: |
Ausbreitungsgeschwindigkeit einer Störung. |
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Schnelle v: |
Geschwindigkeit der Schwingung eines Teilchen . |
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Periode T: |
Dauer der Schwingung eines Teilchens. |
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Wellenlänge l: |
Kürzester Abstand zweier Teilchen, die gerade maximal ausgelenkt sind. |
Verschiedene Wellenformen
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Fortschreitende Welle: |
Störung breitet sich mit Phasengeschwindigkeit c aus; damit wird Energie mit oder ohne Materie transportiert wird. Gestalt der "Schlangenlinie" ändert sich. |
Bsp.: Wasserwelle; Seilwelle, Magnetrollen, Schallwellen, ... |
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Stehende Welle |
c = 0; Maximum verschiebt sich nicht, Aussehen bleibt gleich. |
Bsp.: Seilwelle mit Reflexion |
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Querwelle (transversal) |
Schwingung der Teilchen senkrecht zur Ausbreitungsrichtung: v ^ c |
Bsp.: Wasserwelle, Seilwelle |
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Längswelle (longitudinal) |
Schwingung parallel zur Ausbreitungsrichtung: v || c |
Bsp.: Schallwelle, Magnetrollen (jeweils Druckschwankungen) |
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eindimensional |
Ausbreitung längs einer Geraden |
Bsp.: Seilwelle, Magnetrollen |
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Mehrdimensional |
Ausbreitung in mehrere Richtungen bzw. Dimensionen |
Bsp.: Schallwelle (3-dimensional); Tropfen in Wasser (2-dimensional) |
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Linear polarisiert |
Transversalwelle mit parallelen Schwingungen, d. h. c und v in einer Ebene. |
Bsp.: Seilwelle, die durch "Auf und Ab" erregt wird. |
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zirkular polarisiert |
Transversalwelle, bei der v und c nicht in einer Ebene liegen. |
Bsp.: Seilwelle, die durch kreisende Bewegung erregt wird. |
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mechanisch |
Kopplung durch mechanische Kräfte; benötigt einen Wellenträger als Medium |
Bsp.: Seilwelle, Wasserwelle, Schallwellen |
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Elektromagnetisch |
Erzeugung z. B. durch Spule / Kondensator; Ausbreitung auch im Vakuum. |
Bsp.: Radio- , Fernseh-, Radar-, Mikro-, IR-, Licht, UV-, Röntgen-, Gamma-, Höhenstrahlung |
Bem. 1: Je geringer die Kopplung zwischen zwei schwingenden Teilchen, desto kleiner c.
Bem. 2: Je geringer die Masse der schwingenden Teilchen, desto größer c.
Wellenmaschine: Damit lässt sich eine eindimensionale linear polarisierte mechanische Querwelle (stehend oder fortschreitend) demonstrieren. Die elastisch gekoppelten Masseteilchen übernehmen zeitlich verschoben die Bewegung des Erregers.
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