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Wellen: Eigenschaften und Ausbreitung

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  • Lesezeit: 7 min
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Steckbrief

Wellen breiten sich im Raum aus und transportieren dabei Energie von einem Ort zum anderen. Sie haben eine Amplitude Equation, eine Wellenlänge Equation und eine Ausbreitungsgeschwindigkeit Equation, die oft auch als Equation bezeichnet wird. Es gilt:

Equation

Equation ist die Frequenz Equation, Equation die Periodendauer, in der die Welle genau um eine Wellenlänge Equation weitergewandert ist.

Es gibt longitudinale und transversale Wellen, die sich in der Ausrichtung ihrer Amplitude unterscheiden. Transversale Wellen können polarisiert werden, das heißt ihre Amplitude schwingt nur in eine Richtung.

Stehende Wellen sind Wellen, deren Amplitude nur vom Ort abhängt, d.h. die Amplitude beträgt an bestimmten Stellen immer Null. Am besten kann das an einer Saite gezeigt werden, die auf beiden Seiten fest eingespannt ist. Bei stehenden Wellen sind nur bestimmte Wellenlängen erlaubt (Eigenmoden mit Eigenfrequenzen).

Die Intensität einer Welle ist die Energie Equation pro Zeit Equation und Fläche Equation, durch die sie hindurchgeht (Equation = Leistung):

Equation

Wenn die Intensität von einer punktförmigen Quelle ausgeht, dann nimmt die Intensität mit dem Quadrat des Abstandes ab.

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    Eigenschaften von Wellen

    Im Gegensatz zu Schwingungen sind Wellen nicht lokal. Sie breiten sich im Raum aus und transportieren dabei Energie von einem Ort zum anderen.

    Alle Wellen haben eine Amplitude Equation, eine Wellenlänge Equation und eine Ausbreitungsgeschwindigkeit Equation.

    Image description
    Ausbreitung einer Welle

    Equation = Wellenlänge; Equation = Amplitude. Durchgezogene Linie: zum Zeitpunkt Equation; gestrichelte Linie: zum Zeitpunkt Equation.

    (Quelle: Endspurt Physik, Thieme, 2020)

    Die Wellenlänge ist der Abstand von einem Wellenberg bis zum nächsten Wellenberg, oder von einem Wellental zum nächsten Wellental. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit wird aus der Verschiebung des Wellenberges in der Zeit berechnet.

    Equation

    Zu Equation noch: Die Welle ist um eine volle Wellenlänge Equation in der Zeit einer Periode Equation weitergewandert. Damit folgt unter Berücksichtigung der Frequenz Equation:

    Equation

    Oft wird die Geschwindigkeit einer Welle auch mit bezeichnet:

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      zuletzt bearbeitet: 02.11.2022
      Fachlicher Beirat: Prof. Dr. Dr. Hartmut Zabel, 06.02.2022
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