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Einführung

Um Welleneigenschaften zu beobachten, bietet sich die sogenannte Wellenwanne an, bei der man ein Wasserbecken hat in welchem man dann eine Welle erzeugt und ihr Verhalten untersucht. Schematische Ergebnisse aus diesem Experiment sind unten dargestellt und können jedoch nicht nur auf Wasserwellen, sondern alle Wellenarten bezogen werden.

Übersicht der Eigenschaften

Elementarwellen

Von einem Erregerpunkt E breiten sich konzentrische Kreise aus, dabei handelt es sich um die sogenannte Elementarwelle. Diese Erscheinung tritt auf, wenn man beispielsweise mit dem Finger in der Wellenwanne einen Punkt der Wasseroberfläche berührt.

Welleneigenschaften: Elementarwelle
Abb. 1: Visualisierung einer Elementarwelle.

Die Wellenlänge und Amplitude

 Die Wellenlänge wird definiert als der Abstand zweier Wellenberge oder Wellentäler. Fachsprachlich korrekter ausgedrückt, ist der Abstand zweier Punkte gleicher Phase.

Die Wellenlänge ist dabei von der Erregerfrequenz abhängig, es gilt:

Wie in der Abbildung 2 zu sehen, entspricht die Amplitude dem Punkt der maximalen Auslenkung aus der Ruhelage.

Begriffsdefinition: Phase kann als Zustand übersetzt werden. Ein Zustand ist z.B. der Zustand des Wellenberges oder Wellentals.

Welleneigenschaften: Welleneigenschaften und Amplitude
Abb. 2: Darstellung von Wellenlänge und Amplitude.

Beugung und konzentrische Ausbreitung von Wellen

Die Beugung bezeichnet das Ereignes, wenn eine Wellenfront auf ein Hindernis trifft und von der ursprünglichen Ausbreitungsrichtung abgelenkt wird (vgl. Abb.3).

Huygen´sches Prinzip

Dieses Ereignis wird durch das Huygen´sche Prinzip erklärt: Jeder Punkt einer Wellenfront kann als Ausgangspunkt einer neuen Elementarwelle aufgefasst werden. Diese Elementarwelle hat die gleiche Geschwindigkeit, Wellenlänge und Frequenz wie die ursprüngliche Welle.

Weiter gilt aufgrund dessen: Eine Wellenfront ergibt sich aus sich überlagernden Elementarwellen, unter der Bedingung das diese gleichschwingend sind.

Welleneigenschaften: konzentrische Welle
Abb. 3: Ausbreitung einer konzentrischen Welle hinter einem Spalt.

Interferenzerscheinungen

Die Interferenzerscheinung aus Abbildung 3 entsteht als Folge von sich überlagernden Elementarwellen, welche sich von den zwei Erregerpunkten und ausbreiten, sowie die gleiche Frequenz, Wellenlänge und Phase aufweisen.

Welleneigenschaften: Interferenzerscheinungen
Abb. 4: Darstellung von Interferenzerscheinungen, basierend auf den sich von zwei Erregerpunkten ausbreitenden Elementarwellen.

Kurzüberblick

➤ Wellen besitzen Eigenschaften

      •  Elementarwellen breiten sich von punktförmigen Erreger aus
      •   beschreibt den abstand zweier Punkte gleiche Phase
      •  Amplitude beschreibt die maximale Auslenkung der Welle
      •  Wellen werden an Kanten/ Hindernissen gebeugt (Wichtig: Huygen´sches Prinzip)
      •  Wellen können interferieren

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