Experiment zur Wellenreflexion

Zweck der Studie

• Untersuchung der Reflexion einer ebenen Welle, die von einer Wellenquelle an verschiedenen Hindernissen erzeugt wird.

Teil 1: Reflexion an einer ebenen Barriere

Planung und Aufbau

1. Platzieren Sie den rechtwinkligen Dreiecksreflektor im Wasser, um ebene Wellen zu erzeugen.
2. Fixieren Sie Papier auf dem Tisch. Zeichnen Sie eine oder mehrere Linien, die die Front der einfallenden und reflektierten Wellenfronten darstellen. Positionieren Sie ein Lineal parallel zu den Wellenfronten, um die Störungen zu markieren, entsprechend den Beobachtungen.
3. Zeichnen Sie die Position der Reflexionsbarriere.
4. Wiederholen Sie dies für zwei weitere Positionen des Dreiecks.

Durchführung und Messungen

Zeichnen Sie eine Senkrechte zur einfallenden Wellenfront (den einfallenden Strahl), bis sie auf die reflektierende Barriere trifft. Zeichnen Sie dann eine Linie vom Schnittpunkt dieses Strahls mit der Barriere, die die reflektierte Wellenfront ebenfalls senkrecht schneidet (den reflektierten Strahl).

Frage: Was stellt diese Linie dar?

Antwort: Diese Linie stellt die Normale zur Reflektorbarriere dar.

Zeichnen Sie die Normale am Schnittpunkt mit der Barriere.

Messen Sie den Einfallswinkel (i) und den Reflexionswinkel (r) und füllen Sie die folgende Tabelle aus:

Teil 2: Reflexion an einer gekrümmten Barriere

Vorbereitung und Beobachtung

1. Zeichnen Sie die Position der kreisförmigen Barriere auf ein neues Blatt Papier.
2. Markieren Sie auf dem Blatt die Position, an der die reflektierten Wellen konvergieren.
3. Schalten Sie den Wellengenerator aus. Erzeugen Sie nun mit Ihrer Fingerspitze einen kreisförmigen Puls an den markierten Positionen, um den Konvergenzpunkt der Wellen zu überprüfen.

Schlussfolgerungen

Ergebnisse der ebenen Reflexion

Der Einfallswinkel (i) tendiert dazu, dem Reflexionswinkel (r) gleich zu sein, obwohl wir theoretisch wissen, dass sie exakt gleich sein sollten.

In der Pilotphase dieses Experiments gab es eine empirische Übereinstimmung zwischen den Einfallswinkeln und Reflexionswinkeln, unter Berücksichtigung der drei verschiedenen Testfälle, wie in der Tabelle überprüft werden kann.

Ergebnisse der gekrümmten Reflexion

Frage: Was können Sie über die Form des Pulses sagen, nachdem er von der Barriere reflektiert wurde?

Antwort: Wir können sagen, dass die reflektierten Strahlen in einem Punkt konvergieren, der als Fokus bezeichnet wird.

Der Punkt, an dem die Wellen konvergieren, wird als Fokus bezeichnet. Der Abstand, bei dem die reflektierte Welle konvergiert, ist die Hälfte des Abstands der Quelle zur Barriere.

Im Fall des kreisförmigen Hindernisses konnte die Existenz eines Punktes, an dem die reflektierten Strahlen konvergieren, als Brennpunkt überprüft werden.

Das Verhältnis zwischen dem Fokusabstand und dem Radius des kreisförmigen Hindernisses beträgt etwa 1:3.