Huygens Prinzip, Reflexion, Brechung, Schall und Wellen

Huygens-Prinzip

Jeder Punkt einer Wellenfront ist selbst elementare Sender von Elementarwellen, deren Einhüllende die neue Wellenfront ist.

Reflexion

1. Snelliussches Gesetz: Einfallswinkel und Reflexionswinkel sind gleich.
2. Einfallender und reflektierter Strahl liegen in der gleichen Ebene.

Brechung

Snelliussches Brechungsgesetz besagt, dass das Verhältnis zwischen dem Sinus des Einfallswinkels und dem Sinus des Brechungswinkels gleich dem Verhältnis der Ausbreitungsgeschwindigkeiten in den Medien ist: sin₁ / sin₂ = v₁ / v₂.

Beugung

Ein Phänomen, das es einer Welle ermöglicht, sich um ein Hindernis herum auszubreiten.

Polarisation

Tritt auf, wenn eine Transversalwelle in einer einzigen Schwingungsebene enthalten ist.

Interferenz

Die Welle, die aus der Interferenz zweier kohärenter Wellen (gleicher Amplitude und Frequenz) resultiert, ist gegeben durch: y(x, t) = ...

Eigenschaften von Schall

Der Schall unterscheidet laute Geräusche (hohe Energie oder Intensität) von leisen (niedrige Energie). Er hängt von der Amplitude der Welle ab.

Der Ton unterscheidet schrille Töne (hohe Frequenz) von tiefen Tönen. Er hängt von der Frequenz der Welle ab.

Die Klangfarbe unterscheidet reine Klänge (Sinuswellen) von anderen Geräuschen (Wellen mit Obertönen). Sie hängt von der Wellenform ab.

Resonanz ist das Phänomen, das auftritt, wenn eine Welle und ihre reflektierte Welle konstruktiv interferieren.

Doppler-Effekt

Der Doppler-Effekt beschreibt die Veränderung der Frequenz einer Welle, die von einem Beobachter wahrgenommen wird, wenn sich die Quelle der Welle relativ zum Beobachter bewegt. Nähert sich die Quelle, wird der Ton höher, entfernt sie sich, wird er tiefer.

Arten von Wellen

Wellen werden nach verschiedenen Kriterien klassifiziert:

• Art der Energieübertragung:
  • Mechanische Wellen (benötigen ein Medium)
  • Elektromagnetische Wellen (benötigen kein Medium)
• Beziehung zwischen Ausbreitungsrichtung und Schwingung:
  • Longitudinalwellen oder Druckwellen (Ausbreitungsrichtung und Schwingungsrichtung sind gleich)
  • Transversalwellen (Ausbreitungsrichtung und Schwingungsrichtung sind senkrecht zueinander)
• Anzahl der Dimensionen der Welle:
  • Unidimensionale Wellen
  • Bidimensionale Wellen
  • Dreidimensionale Wellen