Bølger, en række fænomener, hvorved der i rummet sker en tidsvarierende forstyrrelse af en fysisk størrelse bort fra ligevægt. Bølger på havet ændrer fx hele tiden vandets højde i forhold til den uforstyrrede overflade. I en elektromagnetisk bølge (fx lys, radiobølger) sker der hurtige ændringer i den elektriske og magnetiske feltstyrke, som forplanter sig gennem rummet. Andre eksempler er lydbølger i luft eller faste stoffer samt bølger på strenge og membraner.
Trods fænomenernes helt forskellige karakter er der fælles træk, som berettiger, at de alle kaldes bølger. For en regelmæssig (periodisk) bølge er bølgelængden λ afstanden fra bølgetop til bølgetop; svingningstiden T er den tid, det varer, før bølgen gentager sig på et bestemt sted; frekvensen er antal svingninger pr. tidsenhed, altså lig med 1/T, og fasehastigheden v er hastigheden af en bølgetop. Der gælder den vigtige ligning λ = v∙T.
Fasehastigheden afhænger af bølgetypen og af omgivelserne. Elektromagnetiske bølger i vakuum har altid lysets hastighed c. Lydbølger i luft har en hastighed på ca. 340 m/s, afhængigt af temperaturen. For nogle bølger, fx vandbølger, afhænger fasehastigheden af frekvensen. Hastigheden af et signal (gruppehastigheden) er da forskellig fra fasehastigheden. Man siger, at bølgen viser dispersion.
En bølges amplitude er dens største udsving fra ligevægt. Energistrømmen i en bølge er proportional med kvadratet på amplituden. Ændringer (modulationer) af en bølges amplitude eller frekvens danner grundlaget for megen kommunikation.
Uafhængige bølger, som mødes (superponeres) i rummet, giver interferens, så de enten forstærker eller svækker hinanden. Ved en grænseflade mellem to medier kan en bølge brydes eller reflekteres; interferens mellem den oprindelige og den reflekterede bølge kan da skabe en stående bølge, som svinger uden at udbrede sig.
Matematisk beskrives alle bølger ret ens. I én dimension således ved en bølgefunktion f(x,t), som er en funktion af sted og tid og løsning til en bestemt differentialligning, bølgeligningen. Særlig betydning har harmoniske bølger, som beskrives ved rene sinus-funktioner. Efter et teorem af J. Fourier (jf. fourieranalyse) kan alle bølger opbygges af harmoniske bølger.
Kommentarer
Din kommentar publiceres her. Redaktionen svarer, når den kan.
Du skal være logget ind for at kommentere.