Physik

Wellenlänge der Schallwellen

Wenn Sie einmal die Wellenlänge von Schallwellen messen wollen, sollten Sie die in diesem Artikel beschriebenen Methoden anwenden. Außerdem erfahren Sie alles über die Wellenlänge von Schallwellen und Schall im Allgemeinen.

Die bekannte Fähigkeit von Schallwellen, sich um Ecken herumzubewegen, die so genannte Beugung, ist ein weiterer Beweis dafür, dass Schall von Natur aus wellenförmig ist. Die Reflexion allein kann nicht alle indirekten Töne erklären. Die Beugung lässt sich mit den Eigenschaften von Wellen wie Wellenlänge, Frequenz und Geschwindigkeit erklären.

Beugung ist die Biegung von Schallwellen

Schall wurde als Druckwelle beschrieben. Die Beugung von Schall ist die Biegung von Druckwellen an Hindernissen auf dem Weg der Wellen oder die Biegung von Wellen beim Durchgang durch enge Öffnungen (Abb. 1).

Bei der Beugung bleibt die Welle im gleichen Medium, so dass ihre Geschwindigkeit, Frequenz und Wellenlänge unverändert bleiben. Das einzige, was sich ändert, ist die Richtung der Welle, wenn sie um Hindernisse herum oder durch Lücken läuft.

Die Biegung der Wellen hat zur Folge, dass Töne mit höheren Frequenzen deutlicher zu hören sind, wenn sich der Hörer direkt vor der Quelle befindet, während niedrigere Frequenzen aus einem großen Winkelbereich deutlich zu hören sind. Dies hat erhebliche Auswirkungen auf die Gestaltung von Tonwiedergabesystemen.

Beugung und Wellenlänge von Schallwellen

Wie stark sich eine bestimmte Welle ausbreitet, hängt von der Wellenlänge der Schallwellen im Verhältnis zur Größe des Hindernisses oder der Lücke ab, wie in Abbildung 1 für den Fall der Blende dargestellt. Schallwellen, die eine Öffnung (oder ein Hindernis) passieren, die größer als die Wellenlänge ist, werden nicht nennenswert gebeugt, aber Öffnungen (oder Hindernisse), die in ihrer Größe mit der Wellenlänge vergleichbar oder kleiner sind, verursachen eine beträchtliche Beugung, und der Schall breitet sich aus.

In der Regel hängt das Ausmaß der Beugung vom Verhältnis der Wellenlänge (lamda) des Schalls zur Breite (w) der Öffnung oder des Hindernisses ab, d. h. lamda / w.

Bei kleinen Wellenlängen ist lamda klein im Vergleich zu w, und lamda / w < 1. Hindernisse werfen kleinere Schall-„Schatten“ und die Wellen breiten sich weniger aus. Bei großen Wellenlängen ist lamda im Vergleich zu w groß und lamda / w > 1. Der Schall breitet sich raumfüllend aus, so dass es schwierig ist, die genaue Quelle des Schalls zu bestimmen.

Arbeitsbeispiel zur Verwendung der Wellengeschwindigkeitsgleichung zur Messung der Wellenlänge von Schallwellen

Wenn Schallwellen mit einer hohen Frequenz von 9000 Hz auf ein Hindernis wie den Kopf einer Person treffen, hinterlassen sie einen deutlichen Schallschatten, in dem der gehörte Schall gedämpft wird. Befindet sich ein Ohr näher an der Schallquelle als das andere, so wird der Schall aufgrund des Beugungsschattens auch auf dem einen Ohr lauter als auf dem anderen gehört. Erläutern Sie, ob dieser Effekt für diese Schallfrequenz signifikant ist.

Unter Verwendung der Gleichung für die Wellengeschwindigkeit, v = f x lamda, und durch Umstellung des Subjekts ergibt sich lamda = v / f = 340/9000. Die Wellenlänge beträgt also 0,0378 m oder 3,8 cm. Dieser Wert ist viel kleiner als die Größe eines menschlichen Kopfes von etwa 20 cm, daher ist zu erwarten, dass die Beugung minimal ist und der Schall sich nicht wesentlich um den Kopf herum biegt.

Beugung beweist, dass sich Schall in Wellen fortbewegt

Unter Beugung versteht man die Biegung von Wellen an der Kante eines Hindernisses oder einer Öffnung. Die Tatsache, dass sich Schall beugt, ist ein weiterer Beweis dafür, dass Schall von Natur aus wellenförmig ist. Das Ausmaß der Beugung hängt von der Wellenlänge (lamda) im Verhältnis zur Breite (w) der Öffnung oder des Hindernisses ab. Signifikante Beugung tritt auf, wenn lamda mindestens die gleiche Größenordnung wie die Breite der Öffnung oder des Hindernisses hat.

Wir haben auch einen Rechner zur Messung der Wellenlänge von Schallwellen gefunden, der Ihnen weiterhelfen kann.

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