A hullámmozgás mindenütt jelen van a Földön és az univerzumban. A hullámok típusai közé tartoznak a hanghullámok, a vízhullámok, a húros hullámok és az elektromágneses hullámok, hogy csak néhányat említsünk.
Mi a hullám?
A hullám technikai értelemben egy közeg zavara, amely az adott közeg oszcillációi (oda-vissza mozgások) útján terjed egyik helyről a másikra. Egyszerűbben fogalmazva:az anyag által az időben és a térben hordozott rezgés.
A hullám fontos jellemzője, hogyenergiát szállítde nem számít. A hullám egy energianyereséggel kezdődik valahol egy közegben, például egy tó felszínét nyomó kéz. Amint egy anyag minden részecskéje energiát kap a kezdeti lökéstől - ebben a példában a vízmolekulák - beleütközik a mellette lévő részecskékbe, amelyek ütköznek a következőbbé és így tovább.
A vízmolekulák nem mind átrendeződtek új helyekre a tóban; csak össze-vissza lökdöstek egymás ellen, ahogyan a tömegben vállvetve álló emberek ricochetnek a helyükön, miután valaki a szélén beleesik.
A hullámok kétféle típusúak:
Keresztirányú hullámokolyan anyag alkotja, amely derékszögben ingadozik az energia mozgásának irányával szemben. Például valaki, aki a falhoz rögzített ugrókötél végét pumpálja, a közeg darabjait mozgatja kötél) függőlegesen, miközben az energia vízszintesen halad a kötél mentén a falig, amíg az egész kötél meg nem lesz mozgó.
Hosszirányú hullámokolyan anyag alkotja, amely ugyanabban az irányban leng, mint az általa hordozott energia. A medencében vagy az egyik végén zavart tömegen keresztüli hullámzás korábbi példái mind hosszirányúak.
A hullámok alapvető tulajdonságai
A legalapvetőbb hullámtulajdonságok a hullámhossz, amplitúdó, frekvencia és periódus.
Egyhullámhossza hullám bármely pontja közötti távolságpontosan ugyanarra a pontra a következő hullámnál.Például egy hullámhossz mérhető az óceán hullámának csúcsától vagy tetejétől a következő hullám csúcsáig. A hullámhosszat a görög lambda (λ), és az SI hosszegységét használja, méter (m).
Aamplitúdóa hullám,A, a közeg bármely anyagának az egyensúlyi (vagy nyugalmi helyzetből) maximális elmozdulásának mértéke. Tehát az x tengely körül felfelé és lefelé haladó szinuszgörbe alakú hullám esetén az amplitúdó értékeugyanolyan nagyságrendű, mint a legmagasabb vagy a legalacsonyabb pozíció. Az elmozdulás mértékeként az amplitúdót méterben (m) is mérik.
Afrekvenciaegy hullám,f, annak mértéke, hogy egy másodperc alatt hány hullám halad el, vagy hány lengés lép fel. Az SI frekvencia mértékegysége hertz (Hz). Például egy hintában lévő gyermek előre-hátra ingadozik a hinta nyugalmi helyzetében, és három másodpercenként egy teljes oda-vissza utat tesz meg. Ez azt jelenti, hogy átélia teljes hullám (rezgés) egyharmada másodpercenként, így a frekvenciája 1/3 Hz lenne.
Aidőszakegy hullám,T, a frekvencia inverze; másodpercenként hány hullám helyett egy teljes hullám vagy rezgés bekövetkezésének idejét méri. Így azt SI időegységben, másodperc (ek) ben mérjük. Ugyanazon gyereknél, aki a hintában van, a hullámidőszaka három másodperc. (Vegye figyelembe, hogy a három az egyharmad inverze.)
A hullám sebessége
Hullámsebesség (v) az a sebesség, amellyel a zavar egyik helyről a másikra halad. A hullám a frekvencia és a hullámhossz szorzatával megegyező sebességgel (méter / másodperc, m / s) halad. A hullámegyenlet tehát:
v = \ lambda f