De golfverschijnselen ze vinden plaats wanneer golven zich voortplanten in een medium en andere golven ontmoeten, met veranderingen in het medium, grenzen, gaten en obstakels in het algemeen. Dit veroorzaakt veranderingen in de vorm van de golven en hun beweging..
Golven dragen energie, niet van belang. Als we goed kijken, wanneer een steen in een vijver wordt gegooid, is wat zich in het water voortplant de verstoring, aangezien de vloeibare moleculen zich even uit hun evenwichtspositie verplaatsen en ernaar terugkeren zodra de verstoring verdwijnt..
Omdat er geen transport van materie is, kunnen we verwachten dat golven zich anders gedragen dan objecten wanneer ze op elkaar inwerken..
Golven slagen erin om door verschillende media te gaan en zelfs tegelijkertijd dezelfde ruimte in te nemen, iets dat deeltjes met massa niet kunnen, althans op macroscopisch niveau (elektronen hebben massa en kunnen golfverschijnselen ervaren).
Een van de belangrijkste golfverschijnselen die we in de natuur kunnen waarnemen, zijn reflectie, breking, interferentie en diffractie..
Zowel licht als geluid, zo kostbaar voor de zintuigen, gedragen zich als golven en ervaren al deze verschijnselen, binnen de verschillen die in hun respectieve aard bestaan..
Licht heeft bijvoorbeeld geen materieel medium nodig om zich voort te planten, terwijl geluid dat wel doet. Bovendien is licht een transversale golf (de verstoring staat loodrecht op de richting waarin de golf zich voortbeweegt), terwijl geluid een longitudinale golf is (de verstoring en de verplaatsing zijn parallel)..
Artikel index
Ondanks hun verschillende aard hebben alle golven de volgende golfverschijnselen gemeen:
Wanneer golven zich voortbewegen, komen ze soms grenzen tegen die het ene medium van het andere scheiden, bijvoorbeeld een puls die door een touw gaat dat stevig aan het ene uiteinde is bevestigd..
Zodra de puls het einde van de snaar bereikt, keert deze grotendeels terug, maar in omgekeerde richting. Er wordt dan gezegd dat de puls reflectie ondergaat, dat wil zeggen dat deze wordt gereflecteerd op de grens tussen de snaar en de steun..
De inversie van de puls is te wijten aan de reactie die wordt uitgeoefend door de ondersteuning op de snaar, die volgens de wet van actie en reactie dezelfde richting en grootte heeft, maar de tegenovergestelde richting. Om deze reden wordt de pols omgekeerd bij het terugreizen.
Een andere mogelijkheid is dat het touw aan het bevestigde uiteinde enige vrijheid heeft, het is bijvoorbeeld vastgebonden aan een ring die over een staaf kan schuiven. Dus de puls die door de string wordt gestuurd, keert niet omgekeerd terug.
In het algemeen, wanneer een golf zich voortplant en de grens bereikt die twee verschillende media scheidt, ondergaat deze een richtingsverandering. De golf die arriveert, staat bekend als de invallende golf, de golf die wordt teruggestuurd, is de gereflecteerde golf en als een deel naar het andere medium wordt verzonden, staat het bekend als een gebroken golf..
Geluid is een golf, dus je ervaart reflectie als je in een lege ruimte spreekt. Licht is ook een golf en we kunnen het zien weerkaatsen in de spiegel, op het rustige oppervlak van een vijver of in het raam van de wolkenkrabber in figuur 1.
Het fenomeen van refractie treedt op wanneer een golf van het ene medium naar het andere gaat, bijvoorbeeld van lucht naar water. Een deel van de golf wordt overgedragen naar het tweede medium: de gebroken golf (zie figuur 2).
Wanneer u een ondergedompeld voorwerp op de bodem van een fontein of emmer probeert vast te pakken, is het zeer waarschijnlijk dat u er niet bij zult komen, zelfs niet als de hand naar de plaats is gericht. En dat komt omdat de lichtstralen van richting zijn veranderd toen ze van lucht naar water gingen, dat wil zeggen dat ze breking ondergingen..
Bovendien varieert de snelheid waarmee de golven bewegen, afhankelijk van het medium. In een vacuüm bewegen de lichtgolven met constante snelheid c = 300.000 km / s, maar in water neemt de snelheid af tot (3/4) c en in glas zelfs nog meer: a (2/3) c.
De lichtsnelheid in een medium hangt af van de brekingsindex, gedefinieerd als de verhouding tussen c en de snelheid v die licht heeft in het medium:
n = c / v
Het fenomeen is analoog aan een speelgoedauto die over een harde, hoogglans gepolijste keramische of houten vloer rolt en dan plots over een tapijt rolt. Het verandert niet alleen van richting, het vertraagt ook.
Als de golf een ander medium ontmoet, kan het gebeuren dat alle energie die het draagt opgeeft en de amplitude nul wordt. Er wordt dan gezegd dat de golf werd geabsorbeerd.
Twee objecten delen hun ruimte niet, maar twee of meer golven hebben er geen probleem mee om zich tegelijkertijd op hetzelfde punt in de ruimte te bevinden. Dit gedrag is exclusief voor hen.
Het gebeurt elke keer dat twee stenen tegelijkertijd in het water worden gegooid, onafhankelijke golfpatronen worden geproduceerd die elkaar kunnen overlappen en een resulterende golf geven.
De amplitude van de resulterende golf kan groter of kleiner zijn dan die van de storende golven, of ze kunnen elkaar eenvoudigweg opheffen. In hen de superpositie principe.
Voor golven stelt het superpositieprincipe dat de resulterende golf gelijk is aan de algebraïsche som van de verplaatsingen van de storende golven (ze kunnen meer dan twee zijn).
Als de golven in fase zijn, wat betekent dat hun dalen en toppen op één lijn liggen, ontstaat een golf met tweemaal de amplitude. Dit staat bekend als constructieve interferentie.
Wanneer daarentegen de top van een golf het dal van een andere overlapt, werken ze elkaar tegen en neemt de amplitude van de resulterende golf af of wordt nul. Dit effect wordt genoemd destructieve interferentie.
Na interactie vervolgen de golven hun weg alsof er niets is gebeurd.
Dit fenomeen is typerend voor golven; daarin wordt de golf afgebogen en vervormd wanneer hij een obstakel in het pad van de golf of een opening in het midden tegenkomt. Het effect is significant wanneer de grootte van het obstakel vergelijkbaar is met die van de golflengte.
De golven volgen het Huygens-principe, dat stelt dat elk punt in het midden zich op zijn beurt gedraagt als een brandpunt dat golven uitzendt. Omdat een medium een oneindig aantal punten heeft, geeft het overlappen van alle punten het golffront.
Wanneer het een opening ter grootte van de golflengte bereikt, slagen de brandpunten op het golffront erin om met elkaar te interfereren en vervormt de golf..
De diffractie van geluid is gemakkelijk in te schatten, aangezien de golflengte vergelijkbaar is met die van de objecten die ons omringen, aan de andere kant is de golflengte van licht veel lager en vereist de diffractie dus zeer kleine obstakels..
In de volgende afbeelding hebben we een plat golffront, dat verticaal naar beneden beweegt om een opening in een muur te ontmoeten.
Links is de lengte van de invallende golf veel kleiner dan de grootte van de opening en wordt de golf nauwelijks vervormd. Aan de andere kant, in de figuur rechts, is de golflengte vergelijkbaar met die van de opening en bij het tevoorschijn komen, buigt de golf aanzienlijk.
-Het luisteren naar muziek en gesprekken in een andere kamer is te wijten aan geluidsdiffractie wanneer het openingen zoals deuren en ramen tegenkomt. Lage frequenties zijn hier beter in dan hoge frequenties, daarom klinken donder in de verte veel luider dan donder in de buurt, dat meer wordt waargenomen als korte dreunen..
-Luchtspiegelingen zijn te wijten aan delen van de lucht met verschillende brekingsindices vanwege ongelijke dichtheid.
Hierdoor lijken de lucht en verre objecten te reflecteren op een niet-bestaand vloeibaar oppervlak in de woestijn of een hete snelweg. De opeenvolgende brekingen van licht in de ongelijke lagen van de atmosfeer zorgen voor dit effect.
-Het is niet mogelijk om objecten te zien die kleiner zijn dan de golflengte van het licht waarmee ze worden verlicht. Virussen zijn bijvoorbeeld kleiner dan zichtbare golflengten, dus ze zijn niet te zien met een gewone microscoop..
-Breking stelt ons in staat de zon te zien kort voordat deze opkomt (of ondergaat). Op die momenten beïnvloeden de zonnestralen de atmosfeer schuin en is de verandering in de omgeving verantwoordelijk voor het buigen en afbuigen ervan..
Dat is de reden waarom we de koningsster kunnen zien voordat hij echt boven de horizon is of hem net boven de horizon blijven zien terwijl hij in werkelijkheid al beneden is gepasseerd.
Niemand heeft nog op dit artikel gereageerd.