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2017 | OriginalPaper | Buchkapitel

1. Grundbegriffe der Wellenphysik

verfasst von : Joachim Heintze, Peter Bock

Erschienen in: Lehrbuch zur Experimentalphysik Band 4: Wellen und Optik

Verlag: Springer Berlin Heidelberg

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Zusammenfassung

Bisher haben wir uns bei der physikalischen Beschreibung der Natur zweier Grundkonzepte bedient: Teilchen und Felder. Wir haben die Bewegung von Teilchen studiert und die räumliche und zeitliche Veränderung von Feldern. Wellen sind Naturerscheinungen, die prinzipiell als spezielle Bewegung eines Teilchensystems oder durch raum-zeitlich veränderliche Felder beschrieben werden können. Sie zeigen aber ein so ausgeprägtes und eigenartiges Verhalten und sind von so zentraler Bedeutung, dass man sie als ein eigenständiges Grundkonzept der Physik behandeln kann.
Wir wollen uns in diesem Kapitel zunächst anhand von einfachen Beispielen mit den Grundbegriffen der Wellenlehre vertraut machen; danach folgt eine Einführung in die mathematische Beschreibung von Wellen.

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Fußnoten
1
Für die im folgenden beschriebenen Versuche ist ein weicher Gummischlauch besonders geeignet.
 
2
Ernst Florens Friedrich Chladni (1756–1827) gilt mit Recht als „Vater der Akustik“. Er lebte als Privatgelehrter allein von seinen Einkünften aus Privatunterricht, Vorträgen und Buch-Publikationen. Sein bedeutendster Schüler war Wilhelm Weber(Bd. III/11.4). Ein Höhepunkt dürfte es für Chladni gewesen sein, als Napoleon ihm in Anerkennung der französischen Übersetzung seines Werkes „Die Akustik“ 6000 Goldfranken zukommen ließ. – Seine Werke hatten großen Einfluss auf die weitere Entwicklung der Akustik und auf die Theorie der Musikinstrumente. Weniger erfolgreich war er mit den von ihm erfundenen Musikinstrumenten, dem „Euphonium“ und dem „Klavizylinder“, mit denen er auch auf Konzertreisen ging. Er war und blieb ihr einziger Virtuose.
 
3
Jean Baptiste de Fourier (1768–1830), französischer Mathematiker und Physiker.Fourier entwickelte sein auch für die Mathematik fundamental wichtige Methode im Zusammenhang mit der von ihm aufgestellten Wärmeleitungsgleichung Bd. II, Gl. (6.26). Die Anwendung auf Probleme der Schwingungen und Wellen stammt von Georg Simon Ohm. Von Ohm stammt auch die Erkenntnis, dass der Klangcharakter der Musikinstrumente durch das Spektrum der Oberschwingungen bestimmt wird.
 
4
(1.24) gilt nicht bei stark gedämpften Wellen. Ein Beispiel folgt in Abschn. 5.​3bei der Diskussion der anomalen Dispersion.
 
5
Von (lateinisch) dispergere = zerstreuen, verteilen. Der Ausdruck bezieht sich aber ursprünglich nicht auf das Zerfließen von Wellengruppen, sondern auf die farbige Auffächerung eines weißen Lichtstrahls durch ein Prisma, die vonNewton beobachtet und genau untersucht wurde. Auch bei diesem Phänomen ist die Abhängigkeit der Phasengeschwindigkeit von der Wellenlänge die Ursache.
 
Metadaten
Titel
Grundbegriffe der Wellenphysik
verfasst von
Joachim Heintze
Peter Bock
Copyright-Jahr
2017
Verlag
Springer Berlin Heidelberg
Buch
Lehrbuch zur Experimentalphysik Band 4: Wellen und Optik

Print ISBN: 978-3-662-54491-4

Electronic ISBN: 978-3-662-54492-1

Copyright-Jahr: 2017

DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-662-54492-1_1