Unterschied zwischen mechanischen und elektromagnetischen Wellen

Hauptunterschied - Elektromagnetische und mechanische Wellen

Eine Welle besteht aus einer Art Störung, die sich ausbreitet. Abhängig von ihren Eigenschaften können Wellen in verschiedene Typen eingeteilt werden. Einer der Unterschiede besteht darin, ob Störungen in einer Welle ein Medium benötigen, um durchzugehen. Auf diese Weise klassifizieren wir Wellen in elektromagnetische und mechanische Wellen. Das Hauptunterschied zwischen mechanischen und elektromagnetischen Wellen ist das elektromagnetische Wellen benötigen kein Medium, um sich auszubreiten wohingegen mechanische Wellen benötigen ein Medium, um sich auszubreiten.

Was sind mechanische Wellen?

Mechanische Wellen bestehen aus Störungen, die nur ein Medium durchlaufen können. Sie können eine einfache Welle erzeugen, indem Sie ein Seil auf und ab bewegen, und dies ist eine mechanische Welle. Wenn sich ein Molekül nach oben bewegt, bewegen sich auch die benachbarten Moleküle nach oben und auf diese Weise bewegt sich die Störung entlang des Seils. Hier ist das Seil das Mittel der Welle, weil die Bewegung von "Seilmolekülen" die Störung mit sich führt.

Ein anderes sehr gutes Beispiel für eine mechanische Welle ist eine Schallwelle. Schallwellen bestehen aus oszillierenden Molekülen. Wenn wir ein Geräusch hören, erkennt unser Ohr normalerweise die Hin- und Herbewegung der Luftmoleküle (Sie können das Geräusch wirklich überprüfen ist hergestellt aus vibrierenden Luftmolekülen durch Platzieren einer Kerze vor einem Lautsprecher (siehe Video unten). Das Gehirn interpretiert diese Hin- und Herbewegung der Luftmoleküle als „Klang“. Wir können den Ton auch durch Vibrationen anderer Moleküle hören: Unter Wasser hören Sie beispielsweise die Vibrationen in Wassermolekülen.

Was die Schallwellen mechanisch macht, ist der Klang nicht in der Lage zu verbreiten, wenn es kein Medium gab. Stellen Sie sich zum Beispiel vor, Sie läuten eine Klingel in ein Vakuumgefäß und lassen die Luft langsam entweichen. Wenn sich Luft aus dem Gefäß bewegt, wird der Klang schwächer. Wenn sich im Behälter keine Luft befindet, vibriert die Glocke immer noch, aber dazwischen befindet sich nichts, um den Ton nach draußen zu tragen, so dass der Ton verstummt. Wenn Sie langsam Luft einlassen, können Sie den Ton wieder hören. Dieses Experiment wird im folgenden Video gezeigt:

Was sind elektromagnetische Wellen?

Elektromagnetische Wellen bestehen aus Störungen, die sich ohne Medium ausbreiten können. Zum Beispiel ist das Licht der Sonne eine elektromagnetische Welle, die sich durch das Vakuum zwischen Erde und Sonne bewegt. Elektromagnetische Wellen können dies tun, weil sie nicht auf vibrierenden Molekülen beruhen. Was in einer elektromagnetischen Welle oszilliert, ist eine elektrisches Feld. Da ist ein Magnetfeld auch, die mit dem elektrischen Feld in Phase schwingt, bei 90^O zum elektrischen Feld. Die Vibrationen werden in eine Richtung geleitet, die bei 90 liegt^O sowohl die Schwingungen im elektrischen Feld als auch das Magnetfeld. Eine kurze Animation, wie diese Felder vibrieren, wird im folgenden Video gezeigt:

Im Vakuum bewegen sich alle elektromagnetischen Wellen mit einer Geschwindigkeit von etwa 3 × 10⁸ Frau^-1. Dies wird oft als Lichtgeschwindigkeit im Vakuum. Sie können je nach Wellenlänge in verschiedene Typen eingeteilt werden. Das Diagramm zeigt die verschiedenen Typen, beginnend mit größeren Wellenlängen (links) bis kleineren Wellenlängen (rechts)..

Das elektromagnetische Spektrum

Da die Schwingungen im rechten Winkel zur Ausbreitungsrichtung stehen, handelt es sich bei elektromagnetischen Wellen um Transversalwellen. Dies bedeutet, dass elektromagnetische Wellen polarisiert werden können.

Unterschied zwischen mechanischen und elektromagnetischen Wellen

Ausbreitungsmethode

Mechanische Wellen benötigen ein Medium, um sich auszubreiten.

Elektromagnetische Wellen benötigen kein Medium, um sich auszubreiten. Sie können sich im Vakuum ausbreiten.

Geschwindigkeit

Mechanische Wellen langsamer als elektromagnetische Wellen.

Elektromagnetische Wellen mit 3 × 10 fahren⁸ Frau^-1 im Vakuum. Wenn sie durch andere Medien reisen, werden sie etwas langsamer.

Art der Wellen

Mechanische Wellen könnte quer oder längs sein. Wenn sie longitudinal sind, können sie nicht polarisiert werden.

Elektromagnetische Wellen sind transversale Wellen, also können sie polarisiert werden.

Bild mit freundlicher Genehmigung

"Ein Diagramm des Milton-Spektrums, das den Typ, die Wellenlänge (mit Beispielen), die Frequenz und die Emissionstemperatur des schwarzen Körpers zeigt ..." von Inductiveload, NASA (selbst erstellt, Informationen der NASA) [CC BY-SA 3.0], über Wikimedia Commons