10 Wellen

Spektrum, Interferenz, Huygens, Beugung, Doppler-Effekt, stehende Wellen, Schall

5.0 (1)

Kartei Details

Karten	31
Lernende	48
Sprache	Deutsch
Kategorie	Physik
Stufe	Mittelschule
Erstellt / Aktualisiert	12.11.2013 / 21.04.2025
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Was versteht man unter konstruktiver Interferenz ?

Überlagerung von Wellen, wo Wellenberg auf Wellenberg oder Wellental auf Wellental trifft.

Wie berechnet man die Empfangsfrequenz beim Doppler-Effekt?

\(f_E = f_S{c-v_E \over c-v_S}\)

Bemerkung:

c= Ausbreitungsgeschwindigkeit der Welle (Sender)

v_E= Geschwindigkeit des Empfänger, ist positiv wenn sich der Empfänger vom Sender entfernt

v_S= Geschwindigkeit der Senders, ist positiv wenn sich der Sender vom Empfäner entfernt

Wie lautet die Formel für den Schall(druck)pegel ?

\(L_p := 20 \cdot log(\frac{p}{p_0})\)

\([L_p] \ =\ 1dB\)

\(Bem.: p_0 = 20 µPa\)

Welche Vereinbarungen werden beim modellhaften Beschreiben der Wellenausbreitung im huygensschen Prinzip getroffen?

1) Wellenausbreitung wird nur in eine Richtung betrachtet (Fortpflanzungsrichtung).

2) Wellenausbreitung wird in Teilschritte zerlegt (tatsächlich ist der Vorgang kontinuierlich).

3) Im Modell ist die Einhüllende von Elementarwellen die Wellenfront.

Welche Aussagen über den Doppler-Effekt stimmen?

Die Frequenz wird scheinbar größer, wenn sich der Sender nähert.

Wenn sich der Empfänger entfernt, wird der Ton scheinbar tiefer.

Der Ton wird scheinbar tiefer, wenn sich der Sender entfernt.

Wenn sich der Empfänger entfernt, wird der Ton scheinbar höher.

Der Ton wird scheinbar höher, wenn sich der Sender entfernt.

Wann bildet sich eine stehende Welle aus?

Wenn die Welle in sich reflektiert wird interferiert sie mit sich selbst und eine stehende Welle kann sich ausbilden

Was muss man bei einer Reflektion am festen Ende berücksichtigen?

Bei der Reflektion am festen Ende wird der Wellenberg als Wellental reflektiert werden. D.h einen Phasensprung um \({\lambda \over 2}\) bzw 180°

Was muss man bei der Reflektion am freien Ende berücksichtigen?

Bei der Reflektion am freien Ende gibt es keinen Phasensprung.

Finde die richtige Erklärung für diese Grafik. Ein Tipp es gehört zur mathematischen Beschreibung einer Welle!

Dargestellt ist die Schwingung eines Teilchens an einem Ort.

Die 4 Wassergläser werden zu anstoßen zum Schwingen gebracht. Welches Wasserglas gibt dabei den höchsten Ton?

Welches Gesetz ist auf dem Bild erklärt?

Reflexionsgesetz

Einfallsgesetz

Ausfallsgesetz

Amplitudengesetz

Schwingungsgesetz

Nach wem ist die Einheit des Schallpegels benannt und wie lautet die Einheit?

Die Einheit Bel ist nach dem Erfinder des Telefons, A. Graham Bell (1847-1922), benannt.

1dB = 0,1 Bel

Wie lautet das Huygenssche Prinzip?

1) Jeder Punkt im Raum, der von einer Wellenfront getroffen wird, ist Ausgangspunkt einer Elementarwelle.

2) Jede Wellenfront lässt sich als Einhüllende von Elementarwellen beschreiben.

Was ist eine Wellenfront?

Eine Wellenfront sind alle Punkte im Raum, die von einer Welle gleichzeitig erreicht werden \(\rightarrow\) alle Punkte einer Wellenfront liegen in Phase z.B. Wellenberg

Wellen können nach Ausbreitungsrichtung eingeteilt werden.

Welche Arten von Ausbreitungsrichtungen sind auf dem Bild zu sehen?

Wie verhält sich dabei die Schwingungsrichtung zur Ausbreitungsrichtung?

Welche 3. Art gibt es?

Links: Transversalwellen-Ausbreitungsrichtung ist normal zur Schwingungsrichtung

Rechts: Longitudinalwellen-Ausbreitungsrichtung ist in Schwingungsrichtung

Außerdem gibt es noch die Wasserwelle, bei der Teilchen an der Oberfläche kreisen.

Wie lautet die Dispersionsgleichung?

\(c = \lambda \cdot f\)

\(c\) . . . Ausbreitungsgeschwindigkeit

\(\lambda\) . . . räumliche Periode = Wellenlänge

\(T\) . . . zeitliche Periode = Periodendauer

\(f\) . . . Frequenz nach \(f = {1 \over T}\)

Was weißt du über mechanische Wellen und nenne ein Beispiel!

Mechanische Wellen:

benötigen ein Trägermedium
je dichter das Trägermedium ist, desto größer ist die Ausbreitungsgeschwindigkeit

Beispiele: Wasserwellen, Schallwellen und Erdbebenwellen

Welche verschiedenen Wellenarten gibt es in der Ebene?

Wellenberge

ebene Wellen

Kreiswellen

Wasserwellen

Wellentäler

Nenne zwei technische Anwendungen des Doppler-Effekts.

Geschwindigkeitsmessung (z.B.: Radar)
Messung von Strömungsgeschwindigkeiten (z.B.: Messung der Strömungsgeschwindigkeit von Blut)

Wie lautet die Definition der Beugung?

Die Beugung ist die Änderung der Ausbreitungsrichtung, wenn sich eine Welle an einem Objekt geeigneter Größe (1-10 Wellenlängen) vorbeibewegt.

Was ist der Unterschied zwischen konstruktiver Interferenz und destruktiver Interferenz?

Bei der konstrukiver Interferenz zweier oder mehreren Wellen treffen die Wellenberge und die Wellentäler so aufeinander das sie sich verstärken, wobei sich die Wellenberge und die Wellentäler bei der destrukiver Interferenz so treffen das sie sich abschwächen bzw. komplett auslöschen.

Welches Verhältnis gibt die Mach-Zahl (Ma) an (In Worten + Formel)?

Die Mach-Zahl (Ma) gibt das Verhältnis zwischen der Fluggeschwindigkeit v und der Schallgeschwindigkeit c an.

\(Ma = {v\over c}\)

Welche der folgenden Aussagen sind richtig?

Ein Ton mit 16 MHz ist höher als ein Ton mit 1 kHz

Ein Ton mit 18 kHz ist tiefer als ein Ton mit 1 MHz

Ein Ton mit 10 MHz ist höher als ein Ton mit 1 GHz

Ein Ton mit 60 Hz ist höher als ein Ton mit 10 Hz

Was versteht man unter Mach´scher Kegel.(in Worten)

Bewegt sich ein Flugzeug mit Überschallgeschwindigkeit, so bildet die Wellenfront der Schallwellen einen Kegel, der Mach´scher Kegel genannt wird.

Wie schwingen die Oszillatoren relativ zur Ausbreitungsrichtung:

a) bei einer Longitudinalwelle?

b) bei einer Transversalwelle?

a) Bei Longitudinalwellen schwingen die Oszillatoren parallel zur Ausbreitungsrichtung.

b) Bei Transversalwellen schwingen die Oszillatoren normal zur Ausbreitungsrichtung.

Wie funktioniert dieses Pendel?

Bemerkung: Die Pendel sind mit Schraubenfedern verbunden (gekoppelt).

Die Schraubenfedern übertragen die Schwingungsenergie schrittweise vom ersten Pendel auf alle weiteren Pendel. Die schwingenden Pendel bilden eine Welle.

Was gilt für elektromagnetische Wellen?

Sie benötigen kein Trägermedium.

Sie benötigen ein Trägermedium.

Sie können sich im Vakuum ausbreiten.

c umso schneller je dünner das Medium

je dichter das Medium desto schneller die Welle

Wie lautet die Definition einer Welle?

Eine Welle entsteht durch eine Störung, die durch Kopplung in einem Medium an die Nachbarteilchen weitergegeben wird. Dabei wird Energie transportiert, während jeder Oszillator an seinem Platz bleibt. Es erfolgt kein Materietransport.

Erkläre den Begriff Überschallknall

Entsteht durch Luftverdichtungswellen von der Flugzeugspitze. Beim Eindringen eines Zuhörers in den Machschen Kegel wird dieser Knall hörbar. Hinter dem Flugzeug findet ein abrupter Druckabfall statt. Dieser lässt die Luft kondensieren. Diese Wolke macht oft den Machschen Kegel sichtbar.

Wie entsteht eine sogenannte Surfwelle? (Tunnelartige Welle)

Die Geschwindigkeit von Meereswellen hängt von der Wassertiefe ab: je tiefer das Wasser, umso schneller bewegt sich die Welle.

Wenn also die Amplitude der Welle größer ist als die Wassertiefe bedeutet dies, dass der Wellenberg schneller ist als das Wellental. Grund dafür: Teilchen im Wellental werden durch Meeresboden abgebremst wobei sich die Teilchen im Wellenberg ungebremst weiter bewegen.

Nennen Sie Beispiele von elektromagnetischen Wellen.

Gamma-Strahlung
Ultravioletes Licht
Infrarot
Radiowellen

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