Das Hauptobjekt der Studie der Welle sind die Wellen. Durch sie kann Energie über große Entfernungen und mit hoher Geschwindigkeit übertragen werden. Die Energie des Sonnenlichts ist ein Beispiel dafür. Lassen Sie uns ein bisschen über die wichtigsten Grundlagen sprechen, die die Ausbreitung und die Natur von Wellen betreffen.
Definition der Welle und ihres Eigentums
Um die Definition der Welle und ihrer Eigenschaften zu verstehen, betrachten Sie ein sehr einfaches Experiment: Stellen Sie sich ein ausgedehntes Seil vor. An einem Ende gibt es eine einzige Auf- und Abwärtsbewegung.
Betrachten Sie auch einen Punkt später auf derselben Seite, an der ein X markiert ist. Zu einem späteren Zeitpunkt als die Vibration am Ende der Seite schwingt auch dieser Punkt X, wie in der folgenden Abbildung dargestellt:
Denken Sie an das Blatt eines Baumes, der auf einem See schwimmt. Wenn wir einige Schwingungen im Wasser erzeugen, durchlaufen die erzeugten Wellen das Blatt, wodurch es schwingt, ohne es aus dem Ort zu entfernen.
Zusammenfassend können wir daraus schließen, dass eine Welle eine Störung ist, die sich in einem physikalischen Medium ausbreitet und Energie transportiert, jedoch ohne Materie.
Die Natur der Wellen
In der Natur beobachten wir, wie sich die Wellen auf unterschiedliche Weise manifestieren, aber alle haben etwas gemeinsam: Sie tragen Energie, ohne Materie zu tragen. Ein solcher Unterschied ist die Art der Wellen. Wir wissen, dass Schall eine Welle ist, die sich nicht im Vakuum ausbreitet, während Licht, das auch eine Wellen Charakteristik hat, sich im Vakuum und in anderen Medien ausbreiten kann. Dieses unterschiedliche Verhalten dieser beiden Wellen zeigt uns, dass sie unterschiedliche Naturen haben.
Um sich ausbreiten zu können, braucht der Ton ein materielles Medium. Für uns ist dieses Medium Luft. Ein solches Verhalten ist keine Ausschließlichkeit des Klanges. Die Wellen im Wasser brauchen Wasser, ebenso wie die Wellen in der Luft, die Luft brauchen.
Wellen, die ein Material benötigen, um sich auszubreiten, werden als mechanische Wellen klassifiziert. Licht erfordert, wie bereits erwähnt, nicht die Fortpflanzung eines materiellen Mediums, da es sich im Vakuum ausbreitet. Eine solche Eigenschaft ist keine Ausschließlichkeit dieser Welle. Auch Röntgenstrahlen , Infrarotstrahlung, Radio- und Fernsehsignale und andere verhalten sich so. Wellen, die sich im Vakuum ausbreiten können, werden als elektromagnetische Wellen klassifiziert.
a) Vibrationsmodus
Ein weiterer Unterschied, der zwischen den Wellen auftreten kann, liegt in ihrer Schwingungsart. Je nach Ausbreitungsmedium oder Wellenquelle können sich die Wellen quer, längs oder gemischt ausbreiten. a) Querwellen Eine Transversalwelle tritt auf, wenn die Wellenschwingung senkrecht zu ihrer Ausbreitung steht.
Wenn wir beispielsweise eine Querwelle haben, die sich horizontal auf einer Seite ausbreitet, sind die Schwingungen, durch die sie hindurchgeht, vertikal, so dass die Schwingung und die Ausbreitung einen Winkel von neunzig Grad zueinander bilden.Als Beispiele für Wellen, die auf diese Weise schwingen, können wir die elektromagnetischen Wellen wie das Licht nennen.
b) Longitudinalwellen
Longitudinalwellen sind solche, bei denen Vibration und Ausbreitung in derselben Richtung auftreten. Nehmen wir als Beispiel eine Luftpumpe. Wenn wir eine Kompression an einem seiner Enden verursachen, wird dies einen Impuls verursachen, dessen Schwingung in dieselbe Richtung wie seine Ausbreitung verläuft.
Das bekannteste Beispiel für Wellen, die auf diese Weise vibrieren, sind Schallwellen.
c) gemischte Wellen
Wie wir gesehen haben, können Wellen in Quer- oder Längsrichtung schwingen, es gibt jedoch Wellen, in denen diese beiden Schwingungsarten gleichzeitig auftreten können. Wellen, die für diese Art von Schwingung verantwortlich sind, werden als gemischte Wellen bezeichnet.
Das bekannteste Beispiel für diesen Typ sind solche, die sich auf der Oberfläche einer Flüssigkeit ausbreiten. Ein Objekt, das auf Wasser schwimmt und einigen Wellen ausgesetzt ist, wird gleichzeitig in Quer- und Längsrichtung schwingen.
Die mathematische Studie der Wellen
Die mathematische Untersuchung von Wellen besteht aus der Identifizierung und Berechnung einiger physikalischer Größen.
Von diesen Größen ist es wichtig, die Amplitude und die Wellenlänge identifizieren und auch die Ausbreitungsgeschwindigkeit bestimmen zu können.
a) Schwingungsamplitude
Die Wellen Amplitude einer Welle ist der maximale Abstand zwischen dem Vibrationspunkt der Welle und ihrer Gleichgewichtsachse. Siehe folgende Abbildung:Die Punkte mit der größten Entfernung über der Achse werden als Gipfel bezeichnet, während die Punkte mit der größeren Entfernung unter der Achse als Täler oder Vertiefungen bezeichnet werden.
Die Amplitude einer Welle hängt direkt mit ihrer Intensität zusammen.
b) Wellenlänge
Daher ist es üblich, die Länge einer Welle durch Messen des Abstands zwischen zwei aufeinanderfolgenden Gipfeln oder zwei aufeinanderfolgenden Tälern zu bestimmen.
c) Wellenausbreitungsgeschwindigkeit
Die Wellen breiten sich mit einer Geschwindigkeit aus, die durch Kenntnis der Wellenlänge und ihrer Schwingungsperiode oder Frequenz bestimmt werden kann. Wenn sich die Welle in einem homogenen und nicht energieabsorbierenden Medium ausbreitet, ist ihre Geschwindigkeit und Amplitude konstant. Dies bedeutet, dass die Welle eine gleichförmige Bewegung ausführt.
Wenn die Welle eine gleichförmige Bewegung ausführt, können wir ihre Geschwindigkeit mit der mittleren Geschwindigkeitsgleichung bestimmen. Betrachten wir die skalare Verschiebung der Welle als ihre Länge und die Zeit, in der sie dieselbe Länge wie die Schwingungsperiode durchlaufen hat, kommt man zu einer Gleichung, die die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Welle bestimmt. Die Vorgehensweise ist in der folgenden Tabelle beschrieben:
Gehirnwellen – Beta, Alpha, Theta, Delta
Die Gehirnwellen sind die Summe der elektrischen Aktivitäten der Großhirnrinde, die mittels Elektroden an der Kopfhaut gemessen werden können. Jede der unzähligen elektro-chemischen Entladungen unserer Nervenzellen erzeugt normalerweise ein winziges elektromagnetisches Feld (die Gehirnwellen) mit einer Frequenz zwischen einer und 40 Schwingungen pro Sekunde (in Ausnahmezuständen auch bis 100 Hz und höher).
Die Gesamtheit dieser Signale ergibt die sogenannten Gehirnwellen, welche sich je nach Schwingungsspektrum in Deltawellen, Thetawellen, Alphawellen und Betawellen unterteilen. Anhand der verschiedenen Gehirnwellen lässt sich der Schlaf oder bei Meditation in verschiedene Phasen fragmentieren und es können daraus Schlafprofile abgeleitet werden.
Gehirnwellen – Delta
Theta
Auch treten bei bestimmten mentalen Dysfunktionen verstärkt Thetawellen auf, was Sie aber nicht weiter beunruhigen sollte: Bei Kindern wird bis zum zehnten, bzw. zwölften Lebensjahr ein hoher Daueranteil von Thetawellen gemessen.
Alpha
Beta
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