Bylgjur

Lýsing á endurtekinni bylgju

v = fλ   &   T = 1/f

Sveifluvídd lýsir stærð truflunarinnar en bylgjulengd rúmfræðilegri endurtekningu hennar. Tíðni segir hve margar sveiflur fara fram hjá punkti á sekúndu. Tíðni f er mæld í hertzum, sveiflutími T í sekúndum, bylgjulengd λ í metrum og bylgjuhraði v í metrum á sekúndu. Uppsprettan ákvarðar tíðnina. Í ódreifandi miðli ákvarðast hraðinn að mestu af miðlinum og bylgjutegundinni, þannig að bylgjulengd lagast samkvæmt v = fλ.

Þver- og langbylgjur

Bylgjutegund segir hvernig miðillinn hreyfist miðað við útbreiðslustefnu. Í þverbylgju er truflunin hornrétt á útbreiðslu, eins og á hugsjónastreng. Í langbylgju eru sveiflurnar samsíða útbreiðslunni og mynda þéttingar og gisnanir, eins og hljóð í lofti. Agnir miðilsins sveiflast venjulega um jafnvægi í stað þess að ferðast með bylgjunni langar leiðir.

Samliðun og víxlun

Þegar bylgjur skarast í línulegum miðli leggjast færslur þeirra saman. Toppur á topp gefur styrkjandi víxlun en toppur og dalur geta dregið hvor úr öðrum að hluta eða alveg. Eftir skörun halda bylgjurnar áfram; víxlun er yfirleitt ekki árekstur sem eyðir bylgjunum.

Fasi segir hvar ein sveifla er í hringrás sinni miðað við aðra. Bylgjur með sömu tíðni í sama fasa styrkja hvor aðra. Við 180° fasamun verður sterkust eyðing þegar sveifluvíddir eru jafnar. Milligildi gefa hluta styrkingu eða eyðingu.

Endurkast og standandi bylgjur

Mörk geta endurkastað bylgjum. Endurkastaða bylgjan getur skarast við innkomandi bylgju og myndað standandi bylgju með hnútum þar sem færsla er núll og búkum þar sem sveiflan er mest. Fyrir streng fastan í báða enda gildir λₙ = 2L/n og fₙ = nv/(2L). Jaþarskilyrðin velja því ákveðna fjölskyldu eiginmóta en ekki hvaða tíðni sem er.

Sveifluvídd og orka eru ekki það sama og hraði

Meiri sveifluvídd þýðir almennt meiri bylgjuorku en ekki sjálfkrafa meiri útbreiðsluhraða. Fyrir litlar bylgjur á sama strekta streng ræðst hraðinn fyrst og fremst af togkrafti og línulegum massa, ekki sveifluvídd. Í dreifandi miðlum fara mismunandi tíðnir með mismunandi fasahraða og púls getur breytt lögun. Sambandið v = fλ gildir samt fyrir hvern sínusþátt þó v geti verið tíðniháð.

Þegar bylgja fer í nýjan miðil helst tíðnin bundin við uppsprettuna. Breytist bylgjuhraðinn breytist bylgjulengdin með honum. Þessi greinarmunur er lykilatriði í ljósbroti og þegar hljóð eða ljós er borið saman milli miðla.

Reiknuð dæmi

1. Bylgjulengd hljóðs

440 Hz hljóð berst með 343 m s⁻¹. Finndu bylgjulengdina.

2. Sveiflutími úr tíðni

Bylgja hefur tíðnina 25 Hz. Hver er sveiflutíminn?

3. Samliðun

Tveir púlsar gefa samtímis færslurnar +3,0 cm og −1,2 cm í sama punkti. Hver er heildarfærslan?