Wellenmechanik
Motivation
Wir wollen immer noch das moderne Weltbild
der Physik das das klassische abgelöst hat
verstehen. Das nächste große Thema ist die
Quantenmechanik. Aber um die Quanten-
mechanik zu verstehen müssen wir uns erst mit
der klassischen Wellenmechanik beschäftigen.
Wellen sind überall
Wellenarten
Wir unterscheiden zwischen mechanischen Wellen und elektromagnetische Wellen:
Eine mechanische Welle ist die Ausbreitung
einer Auslenkung in einem Medium.
Longitudinal und Transversal
Wir beginnen mit den einfachsten wellen:
Sinuswellen.
Mache Aufgabe 4 auf Seite 139. Aufgabe 15 S. 140.
Sinuswellen
f v
f T 1
Fourieranalyse
Sinuswellen sind wichtig, da jede Welle als Summe von
Sinuswellen interpretiert werden kann. So ist die komplexe Welle oben die Summe der drei
unteren Wellen. Möchte man Informationen über eine Welle verschicken (z.B. beim Telefon) reicht es somit die Frequenzen und Amplituden der Sinuswellen zu übermitteln.
Huygenssches Prinzip
Jeder Punkt einer Wellenfront is Ausgangspunkt für Kreis- oder Kugelförmige Elementarwellen.
Medium 1, , v1
Medium 2, v2
Brechung: Wellen verändern ihre
Ausbreitungsrichtung beim Übergang von einem Stoff in einen anderen, da die
Ausbreitungsgeschwindigkeit in den beiden Stoffen nicht gleich ist.
Aufgabe: Diskutiere Abbildung 2 auf S.
132 und erkläre die Abbildung auf diesem Slide.
Eigenschaften von Wellen
Reflexion
Beugung
Aufgabe: Wieso kann man um Ecken hören aber nicht sehen? Aufgabe 8 auf S. 140.
Erkläre die Tabelle unten auf S. 133.
Interferenz
Wellen überlagern sich ungestört.
Im Überlagerungsbereich
addieren sich die Elongationen.
Erkläre Abbildung 1 auf S. 133.
Stehende Wellen
https://phet.colorado.edu/de/simulation/wave-on-a-string
Unter gewissen Umständen (z.B. auf der Saite einer Geige) entstehen statische Interferenzmuster, sogenannte stehende Wellen. Mache Aufgabe 7a und 7b auf Seite 140.
https://www.youtube.com/watch?v=7WXW2bBWBEg
Schallwellen
Longitudinalwellen
Schallwellen sind Longitudinale Druckwellen und breiten sich in Luft mit 333 m/s aus. Wieso sieht man beim Gewitter erst den Blitz und hört erst einige Sekunden später den Donner? Mache Aufgabe 5 und 6 auf Seite 139. Hausaufgabe: Aufgabe 13 S. 140.
