Keresztirányú és hosszanti hullámok
A transzverzális és longitudinális hullámok a hullámterjedés két fő típusa. Ez a két fogalom rendkívül fontos, és különösen hasznos a hullámmechanikával kapcsolatos számos jelenség magyarázatában. Ebben a cikkben összehasonlítjuk a keresztirányú hullámot a longitudinális hullámmal, és megvitatjuk azok definícióit, hasonlóságait és végül különbségeiket.
Mi az a keresztirányú hullám?
A hullámokban és rezgésekben a keresztirányú hullámok fogalma sarokkő. A keresztirányú hullám a hullámok két alapvető formájának egyike. A keresztirányú hullám megértéséhez elengedhetetlen a hullámmechanika ismerete. A hullám az energiaátvitel egyik módja. Ahogy a hullám terjed a térben, az általa hordozott energia is terjed. Ez az energia az úton lévő részecskéket oszcillációra készteti. Más szóval, az energia a részecskék oszcillációján keresztül terjed. A keresztirányú hullámban a részecskék a hullámmozgás irányára merőlegesen oszcillálnak. Meg kell jegyezni, hogy a részecskék még csak kis mértékben sem mozognak a terjedés irányába. Szinuszos hullám esetén a részecskék egyszerű harmonikus mozgással oszcillálnak. Bármely hullám esetén a részecske egyensúlyi ponttól való legnagyobb elmozdulása megegyezik a hullám amplitúdójával, és arányos a hullám által hordozott energiával. Az olyan hullámok, mint a fényhullámok és más elektromágneses hullámok keresztirányúak. A normál fényhullámok minden irányban oszcillálnak, merőlegesek a terjedésre. Egy síkban polarizált sugár csak egy irányban rezeg.
Mi az a longitudinális hullám?
A hosszanti hullám a másik fő hullámtípus, amely jelen van a természetben. A hullámdinamika ugyanazon elvei érvényesek a longitudinális hullámokra is. A hosszanti hullámban a részecskék rezgései párhuzamosak a terjedési iránnyal. Ez nem jelenti azt, hogy a részecskék a hullámmal együtt mozognak. A részecskék csak egy rögzített egyensúlyi pont körül oszcillálnak a térben. Mivel az oszcillációk párhuzamosak a mozgással, nyomáskülönbség keletkezik. A longitudinális hullám nyomáshullámnak is tekinthető, mivel az energia nyomáson keresztül történik. Meg kell jegyezni, hogy a keresztirányú hullámokkal ellentétben a longitudinális hullámoknak csak egy iránya van. Az egyensúlyi ponttól való maximális elmozdulás egyenlő a hullám amplitúdójával, és arányos a hullám energiájával. A hanghullámok a longitudinális hullámok legjobb példái. A fülünk belső és külső része közötti nyomáskülönbség a hanghullám által keltett nyomásváltozás miatt változik. Emiatt a fül membránja oszcillál, amit aztán a hangérzékelő neuronok észlelnek.
Mi a különbség a longitudinális és a keresztirányú hullámok között?
• A keresztirányú hullámok a terjedési irányra normális oszcillációkat hoznak létre, de a longitudinális hullámok a hullám terjedésével párhuzamos rezgéseket hoznak létre.
• A keresztirányú hullámok sokféle irányban rezegnek, de a longitudinális hullámok csak egy irányban.
• A természetes óceánhullámok hosszanti és keresztirányú hullámok szuperpozíciójából jönnek létre.
