Das Beugung Klang Es ist die Eigenschaft, die Wellen haben, sich an den Rändern von Hindernissen oder Öffnungen, die gleich oder kleiner als ihre Wellenlänge sind, zu biegen und sich weiter auszubreiten. Dabei werden sie verzerrt und je kleiner die Öffnung ist, durch die sie gehen, desto größer ist diese Verzerrung..
Diese Eigenschaft lässt sich leicht mit einem Welleneimer überprüfen, der aus einem mit Wasser gefüllten Tablett und einer Quelle besteht, die die an einem Ende platzierten Wellen erzeugt. Die Quelle kann so einfach wie ein vibrierendes Metallband sein.
Wenn die Quelle aktiviert ist, wird eine Wellenfront erzeugt, die sich in der Schale bewegt und zu der ein Hindernis mit einer Öffnung in der Mitte angeordnet werden kann. Die Wellen werden es schaffen, die Öffnung zu umgehen und ihren Weg fortzusetzen, aber ihre Form wird sich je nach Größe des Schlitzes geändert haben, um sich danach zu entfalten.
Das folgende Bild zeigt dieselbe Wellenfront, die durch zwei Öffnungen unterschiedlicher Größe verläuft..
Wenn die Apertur verringert wird, erweitert sich die Welle und krümmt sich merklich. Wenn andererseits die Öffnung größer ist, ist die Verformung, die die Welle erfährt, viel kleiner. Die Welle schreitet weiter voran, aber sie breitet sich nicht so stark aus oder entfaltet sich nicht so stark.
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Die genannten Wellen wurden im Wasser einer einfachen Schale gebildet. In einem viel größeren Maßstab ist die Beugung der Wellen um die Inseln von 1 zu sehen, da der Abstand zwischen ihnen in der Größenordnung ihrer Wellenlänge liegt. Dies ist der Schlüssel zum Verständnis des Phänomens der Beugung..
Wie im Ozean erfahren auch Schall und Licht eine Beugung, obwohl Licht natürlich viel kleinere Öffnungen erfordert, da die Wellenlängen des sichtbaren Lichts zwischen 400 und 700 Nanometer oder Billionstel Meter liegen..
Zum Beispiel wirken die winzigen Partikel in der Atmosphäre als Hindernisse für die Beugung von Licht, wodurch Ringe um sehr leuchtende Objekte wie Licht und Sonne gesehen werden..
Andererseits wird die Beugung durch Schallwellen erleichtert, da ihre Wellenlänge in der Größenordnung von Metern liegt, so dass es bei Öffnungen von der Größe von Türen und Fenstern ausreicht, um aufzutreten..
Die Beugung ist eine einzigartige Eigenschaft von Wellen. Stellen wir uns für einen Moment vor, dass anstelle von Wasser ein Strom von Murmeln durch die Öffnungen floss.
Der Murmelstrahl bewegt sich weiterhin in einer geraden Linie, anstatt sich wie Wellen sofort im verfügbaren Raum zu verteilen. Auf jeden Fall werden die Materialpartikel auf makroskopischer Ebene nicht gebeugt, aber die Elektronen, selbst wenn sie Masse haben, können dies..
Aus diesem Grund müssen alle physikalischen Phänomene, die sich durch Beugung manifestieren, vom Wellentyp sein. Die beiden anderen charakteristischen Eigenschaften sind Interferenz und Polarisation, wobei Brechung und Reflexion gleichermaßen auf Materieteilchen anwendbar sind..
Eine Person kann mit einer anderen Person sprechen, auch wenn sich dazwischen ein Raum befindet, und wir können Musik und Stimmen von anderen Orten hören, da die Schallwellenlängen von vergleichbarer Größe oder größer sind als Alltagsgegenstände.
Wenn Sie sich in einem Raum neben einem anderen befinden, in dem Musik abgespielt wird, sind niedrigere Töne besser zu hören. Weil sie Wellenlängen haben, die länger sind als die spitzen, mehr oder weniger die Abmessungen von Türen und Fenstern, so dass sie kein Problem damit haben, in ihnen gebeugt zu werden, siehe die folgende Abbildung.
Durch die Beugung können auch die Stimmen der Menschen gehört werden, bevor sie gesehen und um die Ecke gegen sie gestoßen werden, da dies das Hindernis ist, das die Wellen beugt.
Der Schall wird auch recht gut von den Wänden reflektiert, sodass beide Eigenschaften zusammen eine gute Biegung der Schallecken bewirken..
Das Geräusch des Donners in der Ferne ermöglicht es, die entfernten von den näheren zu unterscheiden, da letztere als knackig und trocken wahrgenommen werden, eher wie Klicken und weniger Rumpeln, da die hohen Frequenzen (die der höchsten Geräusche) immer noch vorhanden sind.
Im Gegensatz dazu rumpeln entfernte Donner und sind dank der niedrigen Frequenzen mit langen Wellenlängen mehr Bässe, die Hindernissen ausweichen und sich weiter bewegen können. Höhere Komponenten gehen dabei verloren, weil ihre Wellenlänge kleiner ist.
Sicherlich haben Sie während der Fahrt durch die Stadt oder durch Berggebiete bemerkt, dass der Empfang einiger Radiosender nachlässt oder an Qualität verliert, um später wieder aufzutauchen.
Radiowellen können große Entfernungen zurücklegen, aber sie werden auch gebeugt, wenn sie auf Gebäude in der Stadt oder andere Hindernisse wie Hügel und Berge treffen..
Glücklicherweise können sie dank Beugung diese Hindernisse überwinden, insbesondere wenn die Wellenlänge mit ihrer Größe vergleichbar ist. Je länger die Wellenlänge ist, desto wahrscheinlicher kann die Welle das Hindernis umgehen und ihren Weg fortsetzen.
Je nach Band kann eine Station einen besseren Empfang haben als eine andere. Es hängt alles von der Wellenlänge ab, die sich auf Frequenz und Geschwindigkeit bezieht als:
c = λ.F.
In dieser Gleichung c ist die Geschwindigkeit, λ ist die Wellenlänge und F. ist die Frequenz. Elektromagnetische Wellen bewegen sich mit einer Lichtgeschwindigkeit von ungefähr 300.000 km / s im Vakuum.
Sender im AM-Band, deren Frequenzen im Bereich von 525 bis 1610 kHz liegen, neigen daher eher zur Beugung als Sender im FM-Bereich mit 88 bis 108 MHz..
Eine einfache Berechnung mit der obigen Gleichung zeigt, dass AM-Wellenlängen zwischen 186 und 571 m liegen, während diese für FM-Sender zwischen 2,8 und 3,4 m liegen. Die Wellenlängen von UKW-Sendern liegen näher an der Größe von Hindernissen wie Gebäuden und Bergen.
Wenn Licht durch einen schmalen Spalt fällt, anstatt einen ganzen gleichmäßig beleuchteten Bereich auf der anderen Seite zu sehen, ist ein charakteristisches Muster zu sehen, das aus einer breiteren hellen zentralen Zone besteht, die von dunklen Bändern flankiert wird, die sich mit schmaleren hellen Bändern abwechseln.
Im Labor ermöglichen eine sehr gut geschärfte, altmodische Rasierklinge und ein monochromatischer Lichtstrahl eines Lasers das Erkennen dieses Beugungsmusters, das mit einer Bildgebungssoftware analysiert werden kann.
Licht erfährt auch Beugung, wenn es durch mehrere Öffnungen geht. Ein Gerät, mit dem dabei das Verhalten von Licht analysiert wird, ist das Beugungsgitter, das aus vielen gleich beabstandeten parallelen Schlitzen besteht..
Das Beugungsgitter wird in der Atomspektroskopie zur Analyse des von Atomen kommenden Lichts verwendet und ist auch die Grundlage für die Erstellung von Hologrammen, wie sie auf Kreditkarten zu finden sind..
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