Aaltoja nähdään yleisesti vesistöissä, ja monet ihmiset uskovat, että aaltokuviot ovat peräisin vain nesteestä. Todellisuudessa niitä on kaikkialla. Kun esine on vuorovaikutuksessa toisen kohteen kanssa, se värähtelee ympäröiviä hiukkasia ja synnyttää mekaanisen aallon. Samoin sähkömagneettinen aalto syntyy sähkömekaanisessa kentässä, kun varautunut hiukkanen värähtelee.
Molemmat ilmiöt synnyttävät aaltoja, ja monet ihmiset uskovat niiden olevan samoja. Nämä molemmat aallot ovat kuitenkin ominaisuuksiltaan täysin erilaisia.
Mekaaniset vs sähkömagneettiset aallot
Ero mekaanisten ja sähkömagneettisten aaltojen välillä on se, että mekaaniset aallot ovat fysikaalisten aineiden värähtelyä, jossa energia siirtyy väliaineen kautta ja joiden on tarvitseva fysikaalisia aineita leviäkseen, kun taas sähkömagneettiset aallot ovat sähkömagneettisen kentän aalto, joka kuljettaa sähkömagneettista säteilyenergiaa ja leviää läpi. tilaa eikä vaadi fyysisiä aineita leviämiseen.
Mekaanisten ja sähkömagneettisten aaltojen vertailutaulukko (taulukkomuodossa)
| Vertailuparametri | Mekaaniset aallot | Elektromagneettiset aallot |
|---|---|---|
| Mikä se on | Fysikaalisten aineiden värähtely, jossa energia siirtyy väliaineen kautta | Sähkömagneettisen kentän aalto, joka kuljettaa sähkömagneettista säteilyenergiaa ja etenee avaruuden läpi |
| Tyyppi | Pinta-, poikittais- ja pituusaallot. | Röntgensäteet, ultraviolettisäteily, näkyvä valo, infrapunasäteily, mikroaallot ja radioaallot |
| Esimerkki | Ääni | Kevyt |
| Lisääntymiskyky | Levittämiseen tarvitaan fyysisiä tekijöitä. | Ei vaadi fyysisiä tekijöitä leviämiseen. Se voi kulkea tyhjiön läpi. |
| Energiataso | Korkea | Matala |
| Nopeus | Hidas | Korkea |
Mitä ovat mekaaniset aallot?
Fyysisten aineiden värähtelyä, jossa energia siirtyy väliaineen kautta, kutsutaan mekaaniseksi aalloksi. Esimerkkejä mekaanisista aalloista voidaan havaita jokapäiväisessä elämässä. Aalto, jonka kivi luo lammeen pudottaessaan, on täydellinen esimerkki mekaanisesta aallosta. Samoin ääni on myös mekaaninen aalto ja se myös etenee ilmassa värähtelemällä ilmamolekyylejä. Mekaaniset aallot eivät kuitenkaan pääse liikkumaan tyhjiön läpi, koska tyhjiö ei sisällä värähtelymateriaalia.
Mekaaniset aallot välittävät energiaa. Tästä syystä mekaaniseen aallontuotantoon tarvitaan alkuenergian syöttö. Aallon amplitudi on tärkein syy mekaanisten aaltojen takana. Toisin kuin yleisesti uskotaan, taajuus ei aiheuta mekaanisia aaltoja. Mekaaniset aallot sisältävät paljon energiaa, mutta alhaisen nopeuden. Esimerkiksi ilman nopeus on vain 332 metriä sekunnissa.
Mekaaniset aallot voidaan jakaa kolmeen luokkaan. Nämä ovat pinta-aallot, poikittaiset aallot ja pituussuuntaiset aallot. Useimmilla mekaanisilla aalloilla on matala taajuus, mutta korkea aallonpituus. Mekaanisen aallon amplitudit mitataan siirtymällä jaettuna aallonpituudella.
Epälineaarisesti tuotettuna se tuottaa harmonisia vaikutuksia. Toisaalta riittävän suuret mekaaniset aallot luovat kaoottisia vaikutuksia. Mekaaninen aalto jatkaa värähtelyprosessiaan, kunnes sen energia siirtyy väliaineeseen. Tästä syystä mekaanista aaltoa pidetään jaksottaisena häiriönä kentällä.
Mitä ovat sähkömagneettiset aallot?
Sähkömagneettisen kentän aaltoa, joka kuljettaa sähkömagneettista säteilyenergiaa ja leviää avaruuden läpi, kutsutaan sähkömagneettiseksi aalloksi. Valo on täydellinen esimerkki sähkömagneettisista aalloista, jotka voidaan havaita jokapäiväisessä elämässä. Se on sähkö- ja magneettikenttien synkronoitu värähtelyvaikutus.
Sähkömagneettiset aallot syntyvät sähköisesti varautuneista hiukkasista. Tämän prosessin aikana nämä aallot kohdistavat voimansa muihin varautuneisiin hiukkasiin ja kuljettavat energiaa lähteistään. Sähkömagneettiset aallot synnyttävät poikittaisia aaltoja etenemissuunnassa. Sähkömagneettiset aallot voivat säteillä ilman jatkuvaa liikkuvien varausten käsittelyä. Tästä syystä ne voivat levitä avaruudessa.
Sähkömagneettisen aallon synnyttämiseksi näiden kahden kentän värähtelyjen on oltava kohtisuorassa toisiinsa nähden ja sen on myös oltava kohtisuorassa energian ja aallon etenemisreittiä vastaan. Eri aallonpituuksien mukaan sähkömagneettiset aallot voidaan vieraannuttaa eri luokkiin; näitä ovat gammasäteily, röntgensäteet, ultraviolettisäteily, näkyvä valo, infrapunasäteily, mikroaallot ja radioaallot.
Sähkömagneettiset aallot sisältävät vähän energiaa, mutta suuren nopeuden. Esimerkiksi tyhjiötilassa valo etenee nopeudella 299, 792, 458 metriä/sekunti. Useimmat sähkömagneettiset aallot ovat matalan aallonpituuden ja korkean taajuuden. Tästä syystä kaikki sähkömagneettiset aallot kulkevat valon nopeudella, mutta ne kuljettavat vähemmän energiaa.
Tärkeimmät erot mekaanisten ja sähkömagneettisten aaltojen välillä
Johtopäätös
Sekä mekaanisia että sähkömagneettisia aaltoja voidaan havaita jokapäiväisessä elämässä. Ääni on täydellinen esimerkki mekaanisista aalloista. Se syntyy aineen fysikaalisesta värähtelystä ja käyttää ilmaa etenemisväliaineena. Samoin valo on täydellinen esimerkki sähkömagneettisesta aallosta. Se syntyy sähkömekaanisesta kentästä, kun varautunut hiukkanen värähtelee.
Useimmat mekaaniset aallot kulkevat alhaisella nopeudella, mutta ne voivat kuljettaa korkeaa energiatasoa. Niiden amplitudit mitataan siirtymällä jaettuna aallonpituudella. Epälineaarisesti tuotettuna se tuottaa harmonisia vaikutuksia. Toisaalta riittävän suuret mekaaniset aallot luovat kaoottisia vaikutuksia.
Toisaalta sähkömagneettiset aallot kulkevat valon nopeudella, mutta ne voivat kuljettaa matalaa energiatasoa. Sähkömagneettiset aallot voivat säteillä ilman liikkuvien varausten käsittelyä. Tästä syystä ne voivat levitä avaruudessa.
