WELLEN

Wellen

Wellenerscheinungen treten immer dann auf, wenn einzelne Teilkörper (Teilchen) eines Mediums miteinander gekoppelt sind und wenn bei ihrer Auslenkung Rückstellkräfte wirksam werden. Unabhängig vom Medium, in dem sich Wellen ausbreiten kann man einander entsprechende Phänomene beobachten, die für Wellen charakteristisch sind. Als Beispiel werden Oberflächenwellen von Wasser untersucht, die durch einen periodisch schwingenden Wellenerreger erzeugt werden. Die dadurch erzeugten Wellen bilden sich bei unterschiedlichen Formen des Wellenerregers unterschiedlich aus.

1. Wellenbildung

Bei einem punktförmigen Wellenerreger beobachtet man auf dem Projektionsschirm Kreise mit sich vergrößerndem Radius (Abb.1).

Bei einem stabförmigen Wellenerreger beobachtet man parallel zu diesem verlaufende und sich von diesem entfernende Linien (Abb.2).

2.Bildung paralleler Wellenfronten

Jede Kreiswelle wird nachdem sie sich weit genug ausgebreitet hat zu einer Welllenfront.

Jede Wellenfront besteht aus dicht beieinander liegenden Kreiswellen.

3.Zusammenhänge zwischen Frequenz und Wellenlänge

Wird die Oberfläche eines Körpers (z.B. die Oberfläche von Wasser) an einem Ort periodisch zu Schwingungen angeregt, so breitet sich eine Welle (Oberflächenwelle) aus. Die Wellenlänge hängt von der Frequenz des Wellenerregers ab. Je größer die Erregerfrequenz ist, um so kleiner ist die Wellenlänge.

Wellenlänge: Abstand zwischen 2 aufeinanderfolgenden Wellen.

4.Reflexion von Wellen an einem geraden Hindernis

Trifft eine Oberfläche auf ein Hindernis, so wird sie von diesem reflektiert. Ist das Hindernis gerade, so wird eine Welle mit geraden Wellenfronten (lineare Wellen) so reflektiert, daß ihr Einfallswinkel und ihr Ausfallswinkel einander entsprechen. (Reflexionsgesetz) (Abb.3)

5.Reflexion von Wellen an einem gekrümmten Hindernis

Trifft eine Oberflächenwelle mit geraden Wellenfronten auf ein konkav gekrümmtes Hindernis, so entsteht eine reflektierte Welle mit gekrümmten Wellenfronten. Diese läuft auf einen bestimmten Punkt, den Brennpunkt zu. Der Brennpunkt wird zum Zentrum gekrümmter Wellenzüge, die sich vom Hindernis entfernen (Abb.4)