6. Schwingungen und Wellen

Systeme, deren Gleichgewichtszustand gestört wird, können durch Hin- und Herschwingen in ihre ursprüngliche Lage zurückkehren. Man bezeichnet Vorgänge, bei denen sich eine Messgröße zeitlich periodisch ändert, als Schwingungen. Die Größe kann beispielsweise die Auslenkung eines mechanischen Systems aus der Ruhelage, die Druckschwankung in einer Schallwelle oder die elektrische Feldstärke sein. Schwingungen spielen in vielen Bereichen des Lebens und der Technik eine wichtige Rolle, z. B. beim Pendel, bei Federungen, beim Schall und in der Elektronik. Sind mehrere schwingungsfähige Systeme miteinander gekoppelt, z. B. die Atome eines Festkörpers, kann sich die Schwingung räumlich ausbreiten. Das Phänomen der Ausbreitung von Schwingungen, bei denen ein Energietransport stattfindet, nennt man Welle. Wellen treten unter anderem in der Mechanik, Akustik, Optik und Elektronik auf. Es wird auf die Wellengleichung, die Faurier-Analyse sowie praktische Anwendungen von Schwingungen und Wellen eingegangen.