Rezgésidő és frekvencia a harmonikus hullámban

Harmonikus hullámban az egyes részecskék harmonikus rezgőmozgást végeznek.

A részecskék mozgásának leírására ugyanazokat a fizikai mennyiségeket használjuk, mint amelyeket a harmonikus rezgőmozgásnál megismertünk. A hullámforrás és egyben minden részecske ugyanannyi idő alatt végez egy rezgést, ez a rezgésidő, illetveperiódusidő.

A rezgésidő reciproka a frekvencia, amit a hullám frekvenciájának is nevezünk.

A hullám terjedési sebessége

A részecskék sebessége a harmonikus rezgőmozgásnak megfelelően pillanatról pillanatra változik, míg a hullám, mint a kísérletekben láttuk, állandó sebességgel halad tovább. Mit is értsünk tehát a hullám terjedési sebességén?

Megfigyeltük, hogy a hullámforrástól távol lévő részecskék később kezdik meg rezgőmozgásukat, mint a közelebb lévők. Ebből következik, hogy egy adott időpillanatban a rezgésnek más fázisában vannak, mint a közeliek. A hullám terjedésekor tulajdonképpen különböző rezgési állapotok, fázisok terjednek tovább. Minél távolabb van egy részecske a hullámforrástól, annál később ér el hozzá egy adott rezgési fázis.

A rezgés fázisának terjedési sebességét nevezzük a hullám terjedési (fázis-) sebességének. A fázissebesség jele: c (megkülönböztetésül a részecskék v sebességétől).

A hullámhossz fogalma

Figyeljünk meg egy transzverzálisan terjedő hullámot! Az egyes részecskék hullámforrástól távolodva egyre később kezdik meg rezgő mozgásukat, így egyre nagyobb fáziskéséssel mozognak a hullámforráshoz képest. Ha ez a fáziskésés éppen 2π, akkor a hullámtérben lévő részecske pontosan akkor kezdi meg a mozgását, amikor a hullámforrás az első rezgést befejezte, illetve a második rezgést kezdi. A két pont tartósan együtt mozog, azonos mozgásállapottal rendelkezik. (Azonos fázisban vannak.) A rugalmas pontsoron eközben pontosan egy hullámhegy és egy hullámvölgy (egy hullám) keletkezett.

Az egymáshoz legközelebb lévő azonos fázisú pontok távolságát hullámhossznak nevezzük. A hullámhossz jele a görög λ (lambda), mértékegysége m.

A hullámhossz nem más, mint egy hullámhegy és egy hullámvölgy együttes hosszúsága. A hullámhossz az a távolság, amelyre a hullámforrás egy teljes rezgésideje (teljes periódusa) alatt eljut a deformáció. Ebből következnek a

λ=cT=c/f, illetve a c=λf

összefüggések, amelyek a hullámterjedés alapösszefüggései.

Longitudinális hullámok esetében a sűrűsödések és ritkulások nehezebben áttekinthetőek, mint a transzverzális hullámhegyek és hullámvölgyek, de ebben az esetben is teljesülnek a hullámterjedésre vonatkozó előző megállapításaink.

Fontos megemlítenünk, hogy a közeg egyes pontjai rezgőmozgást végeznek azonos frekvenciával, de a hullám terjedése miatt az egyes pontok fáziskésésben vannak egymáshoz képest.

A hullámhossz

A hullámhossz