Hullámok

Mit mozgat egy mechanikai hullám?

A hullám térben terjedő zavar, amely energiát és információt vihet egyik helyről a másikra anélkül, hogy az anyag egészében ugyanoda vándorolna. Periodikus hullámnál a terjedési sebesség, frekvencia és hullámhossz kapcsolata v=fλ.

Kötélen futó hullámban a kötél kis részei többnyire a nyugalmi helyzetük körül rezegnek, miközben a hullámalak tovahalad. Hanghullámban a közeg részecskéi sűrűsödéseket és ritkulásokat hoznak létre. Ezért tévedés a hullámsebességet az egyes részecskék haladási sebességével azonosítani: a minta terjed, miközben a közeg helyi mozgása rendszerint sokkal kisebb tartományú.

A frekvencia f azt mondja meg, másodpercenként hány teljes rezgés történik; mértékegysége a hertz. A periódusidő T=1/f. A hullámhossz λ két azonos fázisú, egymáshoz legközelebbi pont távolsága. Ha ugyanabban a közegben a hullámsebesség rögzített, nagyobb frekvenciához rövidebb hullámhossz tartozik. A forrás frekvenciája és a közeg terjedési tulajdonságai együtt határozzák meg a térbeli mintát.

Transzverzális hullámban a rezgés iránya merőleges a terjedésre; feszes kötélen ez jól látható. Longitudinális hullámban a rezgés a terjedés irányával párhuzamos; a levegőben terjedő hang jó példa. Az elektromágneses hullámok transzverzálisak, és vákuumban is terjednek, ezért nem igényelnek anyagi közeget.

Lineáris közegben két hullám találkozásakor a pillanatnyi kitérések összeadódnak. Azonos fázisban erősítés, ellentétes fázisban gyengítés vagy teljes kioltás is létrejöhet. A hullámok az átfedés után továbbhaladhatnak eredeti alakjukat közel megőrizve. Ez különbözteti meg a szuperpozíciót attól az elképzeléstől, hogy a hullámok „összeütköznek és eltűnnek”.