Valovanje

Iz Wikipedije, proste enciklopedije

Valovánje je širjenje motnje, navadno sinusnega nihanja, v sredstvu ali v polju. Z izjemo elektromagnetnega valovanja in verjetno tudi gravitacijskih valov, ki se širita v elektromagnetnem oz. gravitacijskem polju potrebuje valovanje za širjenje sredstvo, ki je prožno deformabilno, tako da lahko delci snovi izmenjujejo energijo, ne da bi pri tem trajno spremenili svojo lego. Z drugimi besedami, z valovanjem ni povezan prenos snovi, ampak delci snovi le nihajo okrog svoje ravnovesne lege.

Vsebina

1 Transverzalno in longitudinalno valovanje
2 Valovni pojavi
3 Fizikalni opis valovanja
- 3.1 Potujoče valovanje
- 3.2 Valovna enačba

[uredi] Transverzalno in longitudinalno valovanje

Pri transverzalnem valovanju nihajo delci snovi ali polje pravokotno na smer širjenja motnje. Zgleda sta elektromagnetno valovanje ter valovanje prožne vrvi. Pri longitudinalnem valovanju pa nihajo delci snovi v smeri širjenja motnje; zgled je zvok.

Valovi na morski gladini niso ne spadajo v nobeno od naštetih skupin, ampak so kombinacija obeh; delci pri valovanju opisujejo eliptične poti.

[uredi] Valovni pojavi

Ne glede na vrsto valovanja (zvočno, elektromagnetno ipd.) imajo valovanja nekatere skupne lastnosti.

odboj - ko valovanje naleti na neko oviro in se odbije. Ohrani se frekvenca, hitrost, valovna dolžina. Spremeni se kot in smer.
lom - na prehodu v snov z drugačno hitrostjo razširjanja valovanja valovanje spremeni smer (spremeni se valovna dolžina hitrost in smer)
uklon - širjenje valovanja v geometrijsko senco, npr. ob prehodu skozi tanko režo
interferenca - pozitivno ali negativno seštevanje pri sestavljanju valovanj, ki so v stiku
disperzija - odvisnost hitrosti razširjanja valovanja od njegove frekvence

[uredi] Fizikalni opis valovanja

Valovanje lahko opišemo z običajnimi količinami, kot so frekvenca, valovna dolžina, amplituda in perioda.

[uredi] Potujoče valovanje

Potujoče valovanje lahko opišemo z izrazom, ki ga dobimo kot rešitev valovne enačbe:

$s = A(\mathbf{x},t) \sin(\omega t - \mathbf{k}\cdot\mathbf{x} + \varphi)$

Pri tem je A(x,t) amplituda valovanja, ki je v splošnem lahko odvisna od kraja x in časa t, ω krožna frekvenca valovanja, k valovni vektor in φ fazni premik valovanja. Celotnemu argumentu sinusne ali kosinusne funkcije pravimo faza.

[uredi] Valovna enačba

Valovna enačba je parcialna diferencialna enačba, ki v splošnem opisuje različna valovanja, kot so zvočno valovanje, svetlobno valovanje in vodno valovanje. Povezuje drugi odvod izbrane količine s (npr. tlaka, jakosti električnega polja ali krajevne višine vodne gladine) po času t z drugim odvodom te iste količine po kraju x: