Wenn Wellen auf neue Medien, Barrieren oder andere Wellen treffen, können sie sich unterschiedlich verhalten.
Die Eigenschaft einer Welle, die auf ein anderes Medium trifft und ganz oder teilweise zurückgeworfen wird, wird als Reflexion bezeichnet. Es gibt zwei verschiedene Möglichkeiten, wie ein Wellenimpuls reflektiert werden kann.
Wenn die Welle in einem Winkel auf das Medium trifft, wird die Welle in einem Winkel reflektiert. Dies wird als Reflexionsgesetz bezeichnet.
Nach dem Reflexionsgesetz ist der Einfallswinkel zur Normalen gleich dem Reflexionswinkel zur Normalen, wobei die Normale ein Strahl senkrecht zur Oberfläche ist.
Diese Art der Reflexion ist charakteristisch für eine Welle, die auf eine raue Oberfläche trifft und zufällig in alle Richtungen reflektiert wird. Zum Beispiel reflektiert das Papier Licht in alle Richtungen. Daher können Sie aus jedem Winkel lesen.
Die Reflexion von Schall wird manchmal als Echo bezeichnet. Der Prozentsatz des von einer Oberfläche reflektierten Schalls hängt von der Art der Oberfläche ab. Beispielsweise erhalten Sie eine hohe Reflexionsrate von einer starren, glatten Oberfläche wie Turnhallenwänden und eine geringe Reflexionsrate von einer weichen, unregelmäßigen Oberfläche wie weichen, unregelmäßigen Wänden in einem Kino.
Das Studium der Schallreflexion nennt man Akustik.
Mehrere Schallreflexionen, die dazu führen, dass der Schall verstümmelt wird, werden als Nachhall bezeichnet.
Wenn zwei oder mehr Wellen gleichzeitig denselben Raum einnehmen, sollen sie sich gegenseitig stören. Da sich beide Wellen bewegen, hält die Interferenz nur kurze Zeit an. An diesem Punkt werden die beiden Wellen durch die Begegnung unverändert fortgesetzt. Für den Zeitraum, in dem sich die Wellen gegenseitig stören, können sie dies auf zwei verschiedene Arten tun, die als konstruktive Interferenz und destruktive Interferenz bekannt sind.
Konstruktive Interferenzen führen zu einem Wellenimpuls, der größer ist als jeder einzelne Impuls, dh sie addieren sich.
Destruktive Interferenzen führen zu einem Wellenimpuls, der kleiner als jeder einzelne Impuls ist, dh sie subtrahieren voneinander.
Das Prinzip der Überlagerung kann auf Wellen angewendet werden, wenn zwei oder mehr Wellen gleichzeitig durch dasselbe Medium wandern. Die Wellen gehen durcheinander, ohne gestört zu werden.
Die Nettoverschiebung des Mediums zu jedem Zeitpunkt in Raum oder Zeit ist einfach die Summe der einzelnen Wellenverschiebungen.
Dies gilt sowohl für Wellen als auch für Impulse.
Wenn viele ähnliche Wellen dasselbe Medium besetzen, gibt es ein kontinuierliches Interferenzmuster, das sowohl aus konstruktiver Interferenz als auch aus dekonstruktiver Interferenz besteht. Unter idealen Umständen kann eine stehende Welle aufgebaut werden. Eine stehende Welle ist genau so, wie ihr Name eine Welle impliziert, die bewegungslos zu sein scheint und einfach an einer Stelle steht.
In der Realität gibt es viele Wellen, die sich alle bewegen, aber das durch die Interferenz verursachte Gesamtmuster lässt einfach eine stationäre Welle erscheinen. Die stehende Welle besteht aus zwei Hauptteilen
Die Brechung einer Welle tritt auf, wenn eine Welle beim Übergang von einem Medium zum anderen die Richtung ändert. Zusammen mit der Richtungsänderung bewirkt die Brechung auch eine Änderung der Wellenlänge und der Geschwindigkeit der Welle. Das Ausmaß der Änderung der Welle aufgrund der Brechung hängt vom Brechungsindex der Medien ab. Ein Beispiel für die Brechung ist ein Prisma. Wenn weißes Licht in das Prisma eintritt, werden die verschiedenen Wellenlängen des Lichts gebrochen. Die verschiedenen Wellenlängen des Lichts werden jeweils unterschiedlich gebrochen und das Licht wird in ein Farbspektrum aufgeteilt.
Die Brechung kann unter den folgenden Umständen erfolgen
Lichtbrechung von Luft in Glas
Der in das Glas eintretende Lichtstrahl wird als einfallender Strahl bezeichnet.
Der Strahl, der sich im Glas bewegt, wird als gebrochener Strahl bezeichnet.
Der Winkel zwischen dem einfallenden Strahl und der Normalen wird als Einfallswinkel bezeichnet.
Der Winkel zwischen dem gebrochenen Strahl und der Normalen wird als Brechungswinkel bezeichnet.
Der einfallende Strahl trifft schräg auf das Glas und der gebrochene Strahl wird „in Richtung Normal“ gebogen. Da sich der Lichtstrahl beim Übergang von Luft zu Glas (von weniger dicht zu dichter) zur Normalen hin biegt, ist der Einfallswinkel größer als der Brechungswinkel. Wenn das Licht das Glas verlässt, wird der Strahl „vom Normalen weg“ abgelenkt. In diesem Fall ist der Brechungswinkel größer als der Einfallswinkel (von dichter zu weniger dicht).
Wenn sich die Welle von einem weniger dichten zu einem dichteren Medium bewegt, ist der Einfallswinkel größer als der Brechungswinkel.
Wenn sich die Welle von einem dichteren zu einem weniger dichten Medium bewegt, ist der Brechungswinkel größer als der Einfallswinkel.
Ein Prisma verwendet die Brechung, um die verschiedenen Lichtfarben, aus denen das sichtbare Spektrum besteht, zu trennen. Dies liegt daran, dass sich alle Farben, aus denen weißes Licht besteht, im Glas nicht mit der gleichen Geschwindigkeit bewegen, wodurch sich jede Farbe unterschiedlich stark biegt.
Diese Farbseparation wird als Dispersion bezeichnet. Regenbogen wirken, weil die Wassertropfen als winzige Prismen wirken.
Normalerweise hören Sie eine Sirene, lange bevor Sie ein Einsatzfahrzeug sehen, da sich das Geräusch um Ecken biegen kann. Diese Eigenschaft, sich um eine Ecke zu biegen, ist nicht nur für Schall, sondern für alle Wellen im Allgemeinen charakteristisch und wird als Beugung von Wellen bezeichnet.
Beugung ist das Biegen von Wellen um eine Barriere.
Wenn eine gerade Wellenfront auf eine Barriere trifft, wird die Komponente der Welle, die die Barriere passieren darf, gebogen und erscheint als kreisförmige Welle.
Das Ausmaß der Biegung hängt hauptsächlich von der Breite der Öffnung ab. Die maximale Biegung tritt auf, wenn die Breite der Öffnung ungefähr eine Wellenlänge beträgt.
Polarisation ist, wenn eine Welle in eine bestimmte Richtung schwingt. Lichtwellen werden häufig mit einem Polarisationsfilter polarisiert. Es können nur Transversalwellen polarisiert werden. Longitudinalwellen wie Schallwellen können nicht polarisiert werden, da sie sich immer in die gleiche Richtung der Welle bewegen.
Absorption ist, wenn eine Welle mit einem Medium in Kontakt kommt und die Moleküle des Mediums vibrieren und sich bewegen. Diese Schwingung absorbiert oder entzieht der Welle einen Teil der Energie und weniger Energie wird reflektiert.
Ein Beispiel für Absorption ist schwarzer Belag, der Energie aus Licht absorbiert. Das schwarze Pflaster wird heiß, wenn es die Lichtwellen absorbiert, und wenig Licht wird reflektiert, wodurch das Pflaster schwarz erscheint. Ein weißer Streifen auf dem Bürgersteig reflektiert mehr Licht und absorbiert weniger. Infolgedessen ist der weiße Streifen weniger heiß.
