Unterschied zwischen stationären und progressiven Wellen

Hauptunterschied - stationäre vs. progressive Wellen

Die Schwingung von Partikeln in einer Welle enthält etwas Energie. Je nachdem, was mit der Energie in einer Welle geschieht, können Wellen in stationäre Wellen (stehende Wellen) und progressive Wellen (Wanderwellen) klassifiziert werden. Das Hauptunterschied zwischen stationären und progressiven Wellen ist das progressive Wellen übertragen Energie von einem Ort zum anderen wohingegen stationäre Wellen übertragen keine Energie von einem Ort zum anderen.

Was sind progressive Wellen (Wanderwellen)

Progressive Wellen übertragen Energie von einem Ort zum anderen, ohne die Materie zu übertragen. Bei fortschreitenden mechanischen Wellen überträgt ein oszillierendes Molekül einen Teil seiner Energie auf das nächste Molekül und dann beginnt das Molekül zu schwingen. Dieses Molekül überträgt jetzt Energie auf das nächste Molekül, und so weiter wird die Energie entlang der Welle übertragen. Bei elektromagnetischen Wellen tragen die Änderungen der elektrischen und magnetischen Felder die Energie der Welle.

Das Licht, das von der Sonne kommt, ist ein Beispiel einer progressiven Welle. Die Schwingungen in den elektrischen und magnetischen Feldern bringen Energie von der Sonne bis zur Erde. In einer progressiven Welle sind zwei benachbarte Punkte niemals in Phase miteinander. Angenommen, ein Punkt A entlang der Welle befindet sich in einer bestimmten Phase. Wenn A einen benachbarten Punkt B hat und wenn sich die Welle in der Richtung von A nach B ausbreitet, dann erhält Punkt B einen Moment nach A die Phase von A. Während dies geschieht, ändert A auch seine Phase, sodass A und B niemals in Phase sein werden. Wenn A zu einem bestimmten Zeitpunkt seine "Amplitude" (d. H. Maximale Verschiebung aus dem Gleichgewicht) erhält, erhält B folglich es ist Amplitude einen Moment später, aber zu diesem Zeitpunkt hat A nicht mehr den Amplitudenwert.

Was sind stationäre Wellen (stehende Wellen)

Stationäre Wellen übertragen keine Energie von einem Ort zum anderen. Stattdessen „speichern“ sie ihre Energie an einem Ort. Stationäre Wellen werden gebildet, wenn zwei progressive Wellen mit derselben Frequenz und ähnlichen Amplituden, die sich in entgegengesetzten Richtungen bewegen, miteinander interferieren. Wenn Sie eine stehende Welle betrachten, scheint es, als ob sie aus „Loops“ besteht. Die "Mittel" dieser Schleifen werden genannt Antinoden und die "Kanten" dieser Schleifen werden aufgerufen Knoten, Wie nachfolgend dargestellt:

Stationäre Wellen: Knoten und Knoten

Knoten bilden sich an Stellen, an denen die beiden progressiven Wellen eingreifen Antiphase. Antinodes bilden sich an Orten, an denen die beiden progressiven Wellen interferieren in Phase. Beachten Sie, dass sich diese Art stabiler Muster nur bei bestimmten Frequenzen bildet harmonische Frequenzen. Bei anderen Frequenzen ist die Phasenbeziehung zwischen den beiden progressiven Wellen an keinem Punkt konstant, sodass Sie kein klares, stabiles Muster sehen können. Das folgende Video bietet eine großartige Demonstration, die zeigt, wie eine stehende Welle an einem schwingenden Seil entsteht.

In stationären Wellen ist jeder Punkt "innerhalb einer Schleife" (d. H. Zwischen zwei aufeinanderfolgenden Knoten) in Phase. Dies bedeutet, dass alle Schwingungen gleichzeitig die Amplitude erreichen. Jedoch haben keine zwei benachbarten Punkte entlang einer stationären Welle die gleiche Amplitude. Ein Punkt an einem Gegenknoten hat die maximale Amplitude, während ein Punkt an einem Knoten eine Amplitude von 0 hat. Punkte in zwei "benachbarten Schleifen" in einer stationären Welle sind gegenphasig. Der Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Knoten (oder zwei aufeinanderfolgenden Gegenknoten) in einer stationären Welle ist gleich Hälfte der Wellenlänge.

Von Gitarrensaiten erzeugte Wellen sind stationäre Wellen. Wenn Sie eine Zeichenfolge zupfen, erstellen Sie eine progressive Welle, die sich entlang der Zeichenfolge bewegt und am Ende der Zeichenfolge reflektiert wird. Die ursprüngliche Welle interferiert mit der reflektierten Welle und bildet eine stationäre Welle. Flöten und andere Blasinstrumente erzeugen auch stationäre Wellen. Diese stationären Wellen werden durch die Oszillation von Luftmolekülen in den Luftsäulen dieser Instrumente erzeugt.

Unterschied zwischen stationären und progressiven Wellen

Energieübertragung

Progressive Wellen Energie von einem Ort zum anderen übertragen, ohne die Materie zu übertragen.

Stationäre Wellen Übertragen Sie keine Energie von einem Ort zum anderen.

Phasenbeziehung zwischen benachbarten Punkten

Im progressive Wellen, zwei benachbarte Punkte befinden sich nicht in derselben Phase.

Im stationäre Wellen, Alle Punkte zwischen zwei aufeinanderfolgenden Knoten befinden sich in derselben Phase.

Amplitude

Im progressive Wellen, Jeder Punkt erreicht die gleiche Amplitude.

Im stationäre Wellen, verschiedene Punkte erreichen unterschiedliche Amplituden.

Bild mit freundlicher Genehmigung

"Standing Wave mit Knoten und Antinode dargestellt ..." von Vegar Ottesen (Eigene Arbeit) [CC BY-SA 3.0], über Wikimedia Commons