Wellenfront
Definition
Definitionen
Es gibt in der Physik ähnliche aber nicht identische Definitionen zur Wellenfront: Nacht dem Wikipedia[1] ist eine Wellenfront die Menge aller Oszillatoren (Punkte) mit der gleichen Laufzeit zum Sender (Quelle) einer Welle. Diese Punkte dürfen, müssen aber nicht in Phase sein. Das Spektrum Lexikon der Physik definiert dem widersprechend eine Wellenfront als die Menge aller zusammenhängenden Punkte einer Welle, die in Phase schwingen, zu jedem Zeitpunkt als dieselbe Phase haben[2]. Das ist hier kurz erkälrt.
Was sind Medium und Oszillatoren?
- Die Definition einer Wellenfront ist verbunden mit der Idee eines Mediums.
- Ein Medium ist eine (große) Anzahl von Oszillatoren, die im Raum verteilt sind.
- Oszillatoren sind schwingungsfähige Dinge, zum Beispiel kleine Materieteile.
- Ein Beispiel für einen Oszillator sind Wassermoleküle auf einer Wasseroberfläche.
- Sie oszillieren, wenn sie zum Beispiel eine vertikale hoch-runter-Bewegung ausführen.
- Genau das tun sie (näherungsweise) wenn eine Wasserwelle durchs Meer geht.
- Mehr zur Definition unter Oszillator ↗
Was ist eine Welle?
- Man stelle sich eine glatte Meeresoberfläche vor.
- Gedanklich stoße man dann mit einem Stab senkrecht ins Wasser.
- An dieser Stelle drückt man die Wassermoleküle nach unten und zur Seite.
- Anschließend bewegen sie sich von alleine wieder nach oben. Sie schwingen.
- Damit sind die Moleküle Oszillatoren im Sinne einer Welle.
- Diese Bewegung wird dann auf Nachbarmoleküle übertragen.
- Die Schwingung breitet sich nach und nach im Raum aus.
- Im Raum sich ausbreitende Schwingungen nennt man Wellen.
- Mehr zur Definition unter Welle ↗
Was bedeuten Sender und Laufzeit?
- Der Sender einer Welle ist ihr ursprünglicher Entstehungsort.
- Wird ein Stab in eine ruhige Wasseroberfläche gestoßen, ...
- dann ist der Stab ein Sender einer Welle, die Quelle sozusagen.
- Vom Sender aus breitet sich eine Welle im Raum aus.
- Die Zeit, die eine Welle sich ausbreitete ist die Laufzeit.
- Wenn ein Wellenberg z. B. 5 Minuten unterwegs war, ...
- dann sind die 5 Minuten seine Laufzeit gewesen.
Wie ist jetzt Wellenfront definiert?
- Man stelle sich einen Sender einer Welle vor.
- Im Beispiel oben war es ein Stab in einer Wasseroberfläche.
- Alle Punkte der Wasseroberfläche, zu denen eine Welle gleich lange laufen würde ...
- haben mit anderen Worten dieselbe Laufzeit im Bezug zum Wellensender.
- Alle Punkte (Oszillatoren) mit derselben Laufzeit zum Sender ...
- bilden gemeinsam eine Wellenfront.
Worin unterscheiden sich die Definition nach Wikipedia und dem Spektrum Lexikon der Physik?
In einem isoptropen Medium, in dem die Ozsillatoren und ihre Verbindungen untereinander überall im Bereich der Welle gleich sind, unterscheiden sich die Definition nicht. Das trifft zum Beispiel auf elektromagnetiche Wellen im Vakuum oder Wasserwellen in einem überall gleichförmigen Wasser zu. Es trifft aber nicht, wenn sich das Medium von Ort zu Ort bezuüglich der Wellenausbreitung unterscheidet, etwa bei Erdebenbwellen in wechselnden Gesteinsschichten.
Fußnoten
- [1] Wellenfront. In: Wikipedia. 14. August 2022. Online: https://de.wikipedia.org/wiki/Wellenfront
- [2] Wellenfront. In: Spektrum Lexikon der Physik. August 2022. Online: https://www.spektrum.de/lexikon/physik/wellenfront/15505
