Zur Wellenfront

Moin :smiley:

„Wellenfronten sind die Punkte in einer Welle, die sich im selben Schwingungszustand befinden – die also dieselbe Phase haben. Beispielsweise bilden alle Punkte der Welle, die sich im gleichen Maximum befinden, eine Wellenfront. Die Ausbreitungsrichtung der Welle ist senkrecht zu den Wellenfronten gerichtet.“

http://physik.wissenstexte.de/beugung.htm

Jetzt denke ich erstmal, dass ich das verstanden habe.
Allerdings kommen Fragezeichen auf, wenn ich mir das Bild:
http://physik.wissenstexte.de/phase.png anschaue.

Denn für mich ist die Phase dort in der Zeichnung nur ein Punkt. Nämlich genau der Punkt, der durch die Kreuzung der roten und grauen Linie zustande kommt.

Nun ist dort aber die rote Line senkrecht zur Amplitude durchgezogen.
Das verstehe ich nicht.

Ein Punkt unter der Amplitude hat doch nicht mehr die gleiche Phase, wie der Punkt darüber? (Anscheinend ist es aber doch so?!)

Warum?

Danke :smiley:

Hallo!

Von Wellenfronten zu sprechen, macht nur dann einen Sinn, wenn Du Dir die gesamte Welle anschaust, die sich in zwei oder gar in drei Dimensionen ausbreitet. In zwei Dimensionen ist die Wellenfront eine Linie, in drei Dimensionen eine Fläche. In einer Dimension könnte man dann tatsächlich (wie Du das gemacht hast) von einer punktförmigen Wellenfront sprechen, aber der Begriff ist hier einfach unüblich.

Um es noch deutlicher zu machen: Du warst doch sicherlich mal am Meer und hast Dir die Wellen angeschaut, die da auf den Strand zulaufen. Der Kamm einer Welle wäre eine Wellenfront. (Das Tal zwischen zwei Wellenkämmen ist übrigens auch eine Wellenfront). Die graue Linie in Deiner zweiten Abbildung ist ein Schnitt senkrecht zum Strand durch die Wellen. Die rote Linie sollte eigenltich nochmal im rechten Winkel dazu stehen und in die Zeichenebene hinein führen. Da das nicht geht, wurde in dieser Abbildung die graue und die rote Linie in eine Ebene gezeichnet.

Michael

Hallo,

Denn für mich ist die Phase dort in der Zeichnung nur ein
Punkt. Nämlich genau der Punkt, der durch die Kreuzung
der roten und grauen Linie zustande kommt.

In diesem Diagramm siehst du die Phase überhaupt nicht.

Licht ist ein elektrisches und magnetisches Feld. Im Allgemeinen ist das elektrische Feld eine komplexe Größe. Allerdings liefert jede Messung nur einen reellen Wert, d.h. diese Abbildung zeigt nur den Realteil als oszillierende Amplitude.

Die Phase ist schlicht und ergreifend der Winkel zwischen dem elektrischen Feld in der komplexen Ebene, und der Achse, auf dem den Realteil aufträgst (auch „Argument“ der komplexen Zahl genannt).

Die Mathematische Beschreibung einer ebenen Welle ist

E(x, t) = A * exp(i (k x - omega t))

wobei x der Ort (i.A. ein Vektor), k der Wellenvektor, t die Zeit, omega die Kreisfrequenz und A die Amplitude ist. Daran siehst du, dass der Term k x - omega t die Phase bestimmt.

Grüße,
Moritz

Guten morgen :smile:

Bei Wasserwellen würde ich lediglich eine Linie malen, genau so wie in diesem Bild hier: http://farm2.static.flickr.com/1110/1361837416_665dc…

aber keine Fläche.

Also ich würde genau das gleiche sagen, wie du. Der Wellenkamm und das Wellental ist eine Wellenfront, aber ich kann nicht erkennen, wie daraus eine Ebene entstehen soll, die so gestaltet ist, dass jeder Punkt dieser Ebene die gleiche Phase der Wasserwelle kennzeichnet (außer eben mit einer Linie)

In diesem Bild ist ja auch nur eine Linie eingezeichnet und keine Ebene.

Ich hoffe auf Klarheit.

Hallo!

Die Wasserwelle breitet sich ja auch nur in zwei Dimensionen aus und ich sagte ausdrücklich, dass Wellenfronten zweidimensionaler Wellen Linien sind.

Im Dreidimensionalen Fall stellt man sich vielleicht am besten eine Schallwelle vor. Wenn der Sender (also z. B. ein Lautsprecher) klein genug ist, sind die Schallwellenfronten, die ihn verlassen annähernd konzentrische Kugeloberflächen.

Michael

Ah ok.

Also ich glaube ich hab Probleme auseinanderzuhalten, ab wann eine Welle 1,2 oder 3 dimensional ist.

Für mich bedeutet

1-Dimension: Die Welle bewegt sich lediglich in eine Richtung (X-Achse)
2-Dimension: Die Welle bewegt sich in zwei Richtungen (x und y achse)
3-Dimension: Die welle bewegt sich in drei Richtungen (x,y und z achse)

Vermutlich ist das falsch :smiley:
Und es wird ein anderes Kriterium benutzt?

Hallo!

1-Dimension: Die Welle bewegt sich lediglich in eine Richtung
(X-Achse)

Beispiel: Eine angezupfte Wäscheleine. Die Leine ist entlang der x-Achse gespannt. Sie schwingt entweder in y- oder in z-Richtung (oder eine Kombination aus beidem).

2-Dimension: Die Welle bewegt sich in zwei Richtungen (x und y
achse)

Beispiel: Wasserwellen. Die Wasseroberfläche ist die xy-Ebene, die Welle schwingt in z-Richtung, breitet sich aber in x- und y-Richtung aus.

3-Dimension: Die welle bewegt sich in drei Richtungen (x,y und
z achse)

Beispiel: Schallwelle

Vermutlich ist das falsch :smiley:

Warum sollte es falsch sein?

Michael