Mechanische vs. elektromagnetische Wellen
Mechanische Wellen und elektromagnetische Wellen sind zwei Arten von Wellen, die in der Physik diskutiert werden. Mechanische Wellen sind Wellen, die durch mechanische Einwirkungen wie Vibrationen verursacht werden. Elektromagnetische Wellen sind Wellen, die durch oszillierende elektrische und magnetische Felder erzeugt werden. Diese beiden Arten von Wellen sind sehr wichtig für das Verständnis von Bereichen wie Elektromagnetismus, Wellen und Vibrationen, Optik, Akustik und vielen anderen. In diesem Artikel werden wir diskutieren, was mechanische Wellen und elektromagnetische Wellen sind, ihre Definitionen, Anwendungen von mechanischen Wellen und elektromagnetischen Wellen, Ähnlichkeiten zwischen diesen beiden und schließlich den Unterschied zwischen mechanischen Wellen und elektromagnetischen Wellen.
Elektromagnetische Wellen
Elektromagnetische Wellen, besser bekannt als EM-Wellen, wurden erstmals von James Clerk Maxwell vorgeschlagen. Dies wurde später von Heinrich Hertz bestätigt, der erfolgreich die erste EM-Welle erzeugte. Maxwell leitete die Wellenform für elektrische und magnetische Wellen ab und sagte erfolgreich die Geschwindigkeit dieser Wellen voraus. Da diese Wellengeschwindigkeit gleich dem experimentellen Wert der Lichtgeschwindigkeit war, schlug Maxwell auch vor, dass Licht tatsächlich eine Form von EM-Wellen sei.
Elektromagnetische Wellen haben sowohl ein elektrisches Feld als auch ein magnetisches Feld, die senkrecht zueinander und senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der Welle oszillieren. Alle elektromagnetischen Wellen haben im Vakuum die gleiche Geschwindigkeit. Die Frequenz der elektromagnetischen Welle entschied über die darin gespeicherte Energie. Später wurde mithilfe der Quantenmechanik gezeigt, dass diese Wellen tatsächlich Wellenpakete sind. Die Energie dieses Pakets hängt von der Frequenz der Welle ab. Dies öffnete das Feld der Wellen-Teilchen-Dualität der Materie. Nun ist ersichtlich, dass elektromagnetische Strahlung als Wellen und Teilchen betrachtet werden kann. Ein Objekt, das bei einer beliebigen Temperatur über dem absoluten Nullpunkt platziert wird, emittiert EM-Wellen jeder Wellenlänge. Die Energie, bei der die maximale Anzahl an Photonen emittiert wird, hängt von der Körpertemperatur ab.
Mechanische Wellen
Mechanische Wellen sind Wellen, die durch mechanische Prozesse entstehen. Wellen wie Schallwellen, Ozeanwellen und Stoßwellen sind einige Beispiele für mechanische Wellen. Alle mechanischen Wellen benötigen ein Medium, um sich auszubreiten. Die Energie einer mechanischen Welle hängt von der Amplitude der Welle ab.
Eine mechanische Welle hat mehrere Eigenschaften. Die wichtigsten dieser Eigenschaften sind Geschwindigkeit, Amplitudenfrequenz und Wellenlänge. Für jede mechanische Welle gilt die Beziehung v=f λ; hier ist v die Wellengeschwindigkeit, f die Frequenz und λ die Wellenlänge.
Was ist der Unterschied zwischen mechanischen Wellen und elektromagnetischen Wellen?
• Elektromagnetische Wellen benötigen kein Medium, um sich auszubreiten, wohingegen mechanische Wellen ein Medium zur Ausbreitung benötigen.
• Die Energie elektromagnetischer Wellen ist quantisiert, aber die Energie mechanischer Wellen ist kontinuierlich.
• Die Energie der mechanischen Wellen hängt von der Amplitude der Welle ab, aber die Energie einer elektromagnetischen Welle hängt nur von der Frequenz ab.
• Elektromagnetische Wellen zeigen ein partikelähnliches Verh alten, aber mechanische Wellen zeigen ein solches Verh alten nicht.
