Als je een kiezelsteen in een vijver met stilstaand water laat vallen, raakt het wateroppervlak verstoord. De verstoring blijft niet beperkt tot één plaats, maar plant zich naar buiten voort langs een cirkel. Als je doorgaat met het laten vallen van kiezelstenen in de vijver, zie je cirkels snel naar buiten bewegen vanaf het punt waar het wateroppervlak wordt verstoord. Het geeft het gevoel alsof het water vanaf het punt van verstoring naar buiten beweegt. Als je een paar stukjes kurk op het verstoorde oppervlak legt, zie je dat de stukjes kurk op en neer bewegen, maar niet weg van het centrum van de storing. Hieruit blijkt dat de watermassa niet met de cirkels naar buiten stroomt, maar dat er een bewegende verstoring ontstaat. Evenzo, wanneer we spreken, beweegt het geluid van ons naar buiten, zonder enige luchtstroom van het ene deel van het medium naar het andere. De verstoringen die in de lucht worden veroorzaakt, zijn veel minder duidelijk en alleen onze oren of een microfoon kunnen ze detecteren. Deze patronen, die bewegen zonder de feitelijke fysieke overdracht of stroom van materie als geheel, worden golven genoemd.
Golven transporteren energie en het patroon van verstoring bevat informatie die zich van het ene punt naar het andere voortplant. Al onze communicatie is in wezen afhankelijk van de overdracht van signalen via golven. Spraak betekent de productie van geluidsgolven in de lucht en het gehoor komt neer op hun detectie. Vaak omvat communicatie verschillende soorten golven. Geluidsgolven kunnen bijvoorbeeld eerst worden omgezet in een elektrisch stroomsignaal dat op zijn beurt een elektromagnetische golf kan genereren die kan worden verzonden door een optische kabel of via een satelliet. Bij de detectie van het oorspronkelijke signaal worden deze stappen gewoonlijk in omgekeerde volgorde uitgevoerd.
Niet alle golven hebben een medium nodig voor hun voortplanting. Lichtgolven kunnen bijvoorbeeld door een vacuüm reizen. Het licht dat wordt uitgestraald door sterren, die honderden lichtjaren van ons verwijderd zijn, bereikt ons door de interstellaire ruimte die praktisch een vacuüm is.
Een paar voorbeelden van golven zijn: oceaangolven, geluidsgolven, lichtgolven, aardbevingen, tv- en radiogolven, röntgenstralen, glasvezel, lasers, microgolven in ovens, enz.
1. Mechanische golven:
Het meest bekende type golven zoals golven aan een touwtje, watergolven, geluidsgolven, seismische golven, etc. zijn de zogenaamde mechanische golven. Deze golven hebben een medium nodig om zich voort te planten, ze kunnen zich niet voortplanten door een vacuüm. Ze omvatten oscillaties van samenstellende deeltjes en zijn afhankelijk van de elastische eigenschappen van het medium.
Mechanische golven zijn er in twee verschillende vormen - transversale golf en longitudinale golf.
Een transversale golf is een golf die ervoor zorgt dat deeltjes waar ze overheen gaan, loodrecht op de richting waarin de golven bewegen, trillen. Het verplaatst het medium loodrecht op de golfbeweging. Stel je bijvoorbeeld een boot voor die op en neer in het water dobbert terwijl een golf voorbijgaat; een trillende gitaarsnaar, enz.
Een longitudinale golf is een golf die ervoor zorgt dat deeltjes waarover ze passeren evenwijdig trillen aan de richting waarin de golven bewegen. Het beweegt het medium evenwijdig aan de golfbeweging. Bijvoorbeeld slinky golven die je duwt en trekt, enz.
2. Elektromagnetische golven:
De elektromagnetische golven zijn een ander type golf. Elektromagnetische golven hebben niet per se een medium nodig - ze kunnen door een vacuüm reizen. Licht, radiogolven, röntgenstralen zijn allemaal elektromagnetische golven. In een vacuüm hebben alle elektromagnetische golven dezelfde snelheid.
3. Materiegolven:
De derde soort golf zijn de zogenaamde materiegolven. De materie bestaat uit atomen en atomen zijn gemaakt van protonen, neutronen en elektronen. De golffunctie voor een stoffelijk deeltje wordt vaak een materiegolf genoemd. Alle materie kan golfachtig gedrag vertonen. Een elektronenbundel kan bijvoorbeeld worden afgebogen, net als een lichtstraal of een watergolf. Ze zijn conceptueel abstracter dan mechanische of elektromagnetische golven; ze hebben al toepassingen gevonden in verschillende apparaten die fundamenteel zijn voor moderne technologie; materiegolven geassocieerd met elektronen worden gebruikt in elektronenmicroscopen.
