Meyers Großes Taschenlexikon in 25 Bänden
Welle
Welle,1) Maschinenbau: meist runde, drehbar gelagerte Stange zur Weiterleitung von Drehmomenten.
2) Physik: Vorgang, bei dem sich eine physikal. Größe örtlich und zeitlich ändert und bei dem Energie transportiert wird. W. können als Ausbreitung einmaliger oder sich periodisch wiederholender Störungen (Schwingungen) der Teilchen eines Mediums (z. B. mechan. W., wie Erdbeben-W., Wasser-W., Schall-W.) oder der Feldgrößen physikal. Felder innerhalb eines Mediums oder des Vakuums (elektromagnetische Wellen) verstanden werden. Die einfachste W. ist die harmon. W. (Sinus-W.), bei der die Auslenkung der schwingenden Größe aus der Ruhelage räumlich und zeitlich periodisch erfolgt. Beliebige W.-Formen lassen sich stets durch Überlagerung harmon. W. aufbauen, ebenso lassen sie sich mithilfe der Fourier-Analyse wieder in harmon. W. zerlegen (harmonische Analyse).
Von einem punktförmigen Erregungszentrum breiten sich im homogenen Raum Kugel-W. aus; die W.-Flächen, d. h. die geometr. Orte aller Punkte der W., die sich zu einem bestimmten Zeitpunkt im selben Schwingungszustand befinden, sind konzentr. Kugeln. Die W.-Normalen, d. h. die Senkrechten auf den W.-Flächen, sind Radien dieser Kugeln. Bei Störungen längs einer Geraden entstehen Zylinder-W. Überall gleichphasige Erregung in einer Ebene erzeugt ebene W.; diese haben ebene W.-Flächen, ihre W.-Normalen verlaufen parallel zueinander. Stellen maximaler positiver bzw. negativer Auslenkung einer W. (Amplitude) werden als W.-Berge bzw. W.-Täler bezeichnet. Der Abstand zweier benachbarter Orte gleichen Schwingungszustandes (Phase) ist die W.-Länge λ; ihr Kehrwert v = 1/λ heißt W.-Zahl. Bei sinusförmiger Erregung ist das Produkt aus W.-Länge und Frequenz ν der Schwingung gleich der Phasengeschwindigkeit c, c = λ · ν, das ist die Fortpflanzungsgeschwindigkeit, mit der eine ebene W.-Fläche konstanter Erregung fortschreitet. Davon zu unterscheiden ist die Gruppengeschwindigkeit, mit der sich der Schwerpunkt einer endlich ausgedehnten W.-Gruppe weiterbewegt.
Je nachdem, ob die Schwingungen in Ausbreitungsrichtung erfolgen oder senkrecht dazu, werden Longitudinal-W. (Längs-W.) oder Transversal-W. (Quer-W.) unterschieden. Elektromagnet. W. sind Transversal-W., Schall-W. sind Longitudinal-W., die Ausbreitung elast. W. in festen Körpern kann longitudinal oder transversal erfolgen. Für die Überlagerung von W. gilt das Superpositionsprinzip. Laufen zwei W. gleicher Amplitude und Frequenz aufeinander zu, kommt es bei ihrer Überlagerung zur Ausbildung einer stehenden W.; dabei wechseln Stellen maximaler Amplitude (Schwingungsbäuche) mit solchen, die in Ruhe sind (Schwingungsknoten). Im Ggs. zu fortschreitenden W. behalten die Schwingungsbäuche und -knoten ihre räuml. Lage bei. Stehende elast. W. bilden sich z. B. auf Saiten und Membranen. - W. unterliegen den physikal. Erscheinungen der Beugung, Brechung, Reflexion, Dispersion und Interferenz; Transversal-W. sind im Unterschied zu Longitudinal-W. polarisierbar. (Druckwelle, Materiewellen, Meereswellen, Solitonen)
2) Physik: Vorgang, bei dem sich eine physikal. Größe örtlich und zeitlich ändert und bei dem Energie transportiert wird. W. können als Ausbreitung einmaliger oder sich periodisch wiederholender Störungen (Schwingungen) der Teilchen eines Mediums (z. B. mechan. W., wie Erdbeben-W., Wasser-W., Schall-W.) oder der Feldgrößen physikal. Felder innerhalb eines Mediums oder des Vakuums (elektromagnetische Wellen) verstanden werden. Die einfachste W. ist die harmon. W. (Sinus-W.), bei der die Auslenkung der schwingenden Größe aus der Ruhelage räumlich und zeitlich periodisch erfolgt. Beliebige W.-Formen lassen sich stets durch Überlagerung harmon. W. aufbauen, ebenso lassen sie sich mithilfe der Fourier-Analyse wieder in harmon. W. zerlegen (harmonische Analyse).
Von einem punktförmigen Erregungszentrum breiten sich im homogenen Raum Kugel-W. aus; die W.-Flächen, d. h. die geometr. Orte aller Punkte der W., die sich zu einem bestimmten Zeitpunkt im selben Schwingungszustand befinden, sind konzentr. Kugeln. Die W.-Normalen, d. h. die Senkrechten auf den W.-Flächen, sind Radien dieser Kugeln. Bei Störungen längs einer Geraden entstehen Zylinder-W. Überall gleichphasige Erregung in einer Ebene erzeugt ebene W.; diese haben ebene W.-Flächen, ihre W.-Normalen verlaufen parallel zueinander. Stellen maximaler positiver bzw. negativer Auslenkung einer W. (Amplitude) werden als W.-Berge bzw. W.-Täler bezeichnet. Der Abstand zweier benachbarter Orte gleichen Schwingungszustandes (Phase) ist die W.-Länge λ; ihr Kehrwert v = 1/λ heißt W.-Zahl. Bei sinusförmiger Erregung ist das Produkt aus W.-Länge und Frequenz ν der Schwingung gleich der Phasengeschwindigkeit c, c = λ · ν, das ist die Fortpflanzungsgeschwindigkeit, mit der eine ebene W.-Fläche konstanter Erregung fortschreitet. Davon zu unterscheiden ist die Gruppengeschwindigkeit, mit der sich der Schwerpunkt einer endlich ausgedehnten W.-Gruppe weiterbewegt.
Je nachdem, ob die Schwingungen in Ausbreitungsrichtung erfolgen oder senkrecht dazu, werden Longitudinal-W. (Längs-W.) oder Transversal-W. (Quer-W.) unterschieden. Elektromagnet. W. sind Transversal-W., Schall-W. sind Longitudinal-W., die Ausbreitung elast. W. in festen Körpern kann longitudinal oder transversal erfolgen. Für die Überlagerung von W. gilt das Superpositionsprinzip. Laufen zwei W. gleicher Amplitude und Frequenz aufeinander zu, kommt es bei ihrer Überlagerung zur Ausbildung einer stehenden W.; dabei wechseln Stellen maximaler Amplitude (Schwingungsbäuche) mit solchen, die in Ruhe sind (Schwingungsknoten). Im Ggs. zu fortschreitenden W. behalten die Schwingungsbäuche und -knoten ihre räuml. Lage bei. Stehende elast. W. bilden sich z. B. auf Saiten und Membranen. - W. unterliegen den physikal. Erscheinungen der Beugung, Brechung, Reflexion, Dispersion und Interferenz; Transversal-W. sind im Unterschied zu Longitudinal-W. polarisierbar. (Druckwelle, Materiewellen, Meereswellen, Solitonen)