lopende golf fenomenen

TERUGKAATSING – LOODRECHTE INVAL

Wat is terugkaatsing (reflectie) van een lopende golf, en geef het voorbeeld uit de cursus.

Wanneer een golf tegen een obstakel botst, wordt ze gedeeltelijk teruggekaatst, bijvoorbeeld een echo in de bergen.

Wat gebeurt er bij een loodrechte inval van een golfstraal op een obstakel?

De richting van de teruggekaatste golf is identiek aan de oorspronkelijke golfstraal, ze hebben enkel een tegengestelde zin.

Wat gebeurt er bij terugkaatsing aan een vast uiteinde (bv. touw vastgemaakt aan een muur)?

Door actie-reactie geeft de muur een even grote, tegengestelde kracht terug aan het touw, waardoor de rechtslopende golf een gereflecteerde linkslopende golf wordt met een faseverschil van π.

Wat is de formule van de gereflecteerde golf aan een vast uiteinde?

y(x,t) = A.sin(2π.t/T + 2π.x/λ + π).

Wat gebeurt er bij terugkaatsing aan een los uiteinde van een touw?

Het laatste stukje touw treedt zelf op als trillingsbron en krijgt een versnelling (1e wet van Newton), de golf keert niet om maar wordt wel tegengesteld, zonder faseverschil.

Wat is de formule van de gereflecteerde golf aan een los uiteinde?

y(x,t) = A.sin(2π.t/T + 2π.x/λ).

TERUGKAATSING – SCHUINE INVAL

Wat is schuine inval, en hoe noemt men dit fenomeen?

Wanneer de golfstraal onder een invalshoek op een obstakel botst waardoor de weerkaatste golfstraal niet dezelfde richting heeft als de oorspronkelijke, dit heet reflectie of weerkaatsing.

Wat is de invalshoek en terugkaatsingshoek bij een ideaal vlak reflecterend oppervlak (terugkaatsing in één dimensie)?

De terugkaatsingshoek αr is gelijk aan de invalshoek αi.

Wat gebeurt er bij terugkaatsing in meer dimensies wanneer een sferische golf terugkaatst?

Er vallen golfstralen onder verschillende hoeken tegelijk in, de gereflecteerde golffronten lijken uitgezonden te worden door een spiegelbron, bij een vlak oppervlak is invalshoek gelijk aan reflectiehoek, en het vermogen van de spiegelbron is gelijk aan dat van de oorspronkelijke bron.

GERICHTE VS DIFFUSE WEERKAATSING

Wat is diffuse weerkaatsing, en wanneer treedt dit op?

De invallende golfstraal wordt in alle richtingen weerkaatst, dit gebeurt wanneer de golflengte kleiner is dan de oneffenheden in de wand (bij een grote frequentie).

Wat is gerichte weerkaatsing, en wanneer treedt dit op?

De golf beschouwt de oneffenheden in de wand als verwaarloosbaar en wordt gericht gereflecteerd, dit gebeurt wanneer de golflengte groter is dan de oneffenheden (bij een kleine frequentie).

BREKING VAN LOPENDE GOLVEN

Wat is breking (refractie)?

Wanneer een lopende golf een medium met een andere golfsnelheid nadert en de voortplantingsrichting wijzigt bij het overgaan naar dat medium.

Wat gebeurt er met de golflengte en de frequentie als de golfsnelheid in het tweede medium lager ligt?

De golflengte daalt (golffronten liggen dichter bij elkaar), maar de frequentie blijft gelijk.

Wanneer treedt er geen breking op?

Wanneer de golfstraal loodrecht op het oppervlak invalt.

Wat zegt de wet van Snellius?

De verhouding van de golfsnelheden is gelijk aan de verhouding van de sinus van de invalshoek en de sinus van de brekingshoek, dit is de brekingsindex: sin(αi)/sin(αr) = c1/c2.

Wat gebeurt er met de brekingshoek en de brekingsindex als c1 < c2 (overgang naar een sneller medium)?

De brekingshoek is groter dan de invalshoek, en de brekingsindex is kleiner dan 1.

Wat gebeurt er met de brekingshoek en de brekingsindex als c1 > c2 (overgang naar een trager medium)?

De brekingshoek is kleiner dan de invalshoek, en de brekingsindex is groter dan 1.

BUIGING VAN LOPENDE GOLVEN – AAN EEN HOEK EN OPENING

Wat is buiging (diffractie)?

Wanneer een golf bij een hindernis zich niet enkel voortplant in de oorspronkelijke richting maar zich ook om de hindernis of hoek heen buigt.

Waarom noemt men dit fenomeen "buiging" bij een hoek?

Omdat de sferische golven van de punten op het golffront zich aan de hoek opnieuw in alle richtingen verplaatsen (Huygens), waardoor de golfstraal (steeds loodrecht op het golffront) afbuigt.

Wat gebeurt er wanneer een vlakke golf invalt op een muur met een kleine opening?

De golf zet zich achter de muur voort en waaiert uit als een sferische golf, door buiging.

Welk voorbeeld uit de logopedie illustreert buiging aan een opening?

De mond kan gezien worden als een opening, waardoor het geluid zich na de mond in alle richtingen verder voortplant.

Waarvan hangt de mate van afbuiging af bij buiging aan een opening?

Van de verhouding tussen de golflengte en de opening (W), hoe kleiner deze verhouding, hoe minder afbuiging.

Wat gebeurt er bij buiging aan een hindernis die loodrecht op de golfstraal staat?

Er treedt buiging op aan de randen van het obstakel, waardoor na de hindernis nagenoeg het oorspronkelijke golffront opnieuw gevormd wordt.

Wat gebeurt er als de golflengte groter is dan een obstakel, versus wanneer ze kleiner is?

Is de golflengte groter dan het obstakel, dan ontstaat er buiging (lage tonen, bv. geluidsgolven), is ze kleiner, dan ontstaat er schaduwvorming (hoge tonen, bv. lichtgolven).

BUIGING – TOEPASSINGEN BIJ HOREN

Waarom zijn mensen voor het lokaliseren van geluid afhankelijk van tijds- en intensiteitsverschillen?

Omdat we onze oren niet naar het geluid kunnen draaien.

Wanneer treedt er een interauraal intensiteitsverschil (geluidsschaduw) op, en bij welk soort tonen?

Wanneer de golflengte kleiner is dan de breedte van het hoofd, dit is het geval bij hoge tonen.

Wanneer treedt er geen geluidsschaduw op, en waar zijn we dan meer van afhankelijk om de bron te lokaliseren?

Wanneer de golflengte minstens even lang is als de breedte van het hoofd (lage tonen), dan zijn we meer afhankelijk van tijdsverschillen dan van intensiteitsverschillen.

Wat gebeurt er als een geluidsgolf vooraan, versus achteraan op de oorschelp valt?

Vooraan treedt er geen afwijking op, achteraan treedt er buiging op.

Waarom klinkt geluid dat van achteren komt doffer, en hoe noemt men het oor in dit verband?

Omdat kleinere golflengtes (hoge frequenties) meer hinder ondervinden en minder goed ombuigen, het oor werkt hier als een low-pass filter.

Welk effect hebben grote versus kleine golflengtes op de lippen?

Grote golflengtes (lage tonen) buigen beter om aan de lippen, kleine golflengtes (hoge tonen) buigen niet om en worden meer gericht uitgestuurd.

INTERFERENTIE VAN LOPENDE GOLVEN

Wat is interferentie?

De samenwerking of tegenwerking van verschillende golven die zich tegelijk in hetzelfde gebied voortplanten en elkaar beïnvloeden.

Wat is de voorwaarde voor interferentie, en hoe noemt men zo'n trillingsbron?

Een gelijke frequentie en een constant faseverschil, dit is een coherente trillingsbron.

Wat is constructieve interferentie, en hoe noemt men de verbindingslijnen?

Wanneer de toppen van twee golven in fase samenvallen, de verbindingslijnen van deze punten zijn buiklijnen.

Wat is destructieve interferentie, en hoe noemt men de verbindingslijnen?

Wanneer een dal en een top van twee golven in tegenfase (180° verschil) samenvallen, de verbindingslijnen zijn knooplijnen.

Wat is het waarneembare effect van interferentie bij geluidsgolven en bij licht?

Bij geluid hoor je het geluid afwisselend sterk en zwak, bij licht wisselen lichte en donkere velden elkaar af.

INTERFERENTIE – TOEPASSING BIJ HOREN

Waardoor ontstaat interferentie bij het horen via de oorschelp?

Een deel van het geluid komt rechtstreeks in de gehoorgang, een ander deel wordt via de plooien van de oorschelp weerkaatst en legt daardoor een langere weg af, waardoor het later aankomt op het trommelvlies.

Wat is het effect van een klein, een groot (halve golflengte), en geen faseverschil op het geluid via de oorschelp?

Een klein faseverschil geeft een verzwakking, een groot faseverschil (halve golflengte) geeft een sterke verzwakking, geen faseverschil geeft een versterking.

Bij welk frequentiebereik ontstaat constructieve interferentie (versterking) in de oorschelp, en met welke formule bereken je dit?

Tussen 6800 Hz en 13600 Hz, formule: f = n . c / wegverschil.

Bij welk frequentiebereik ontstaat destructieve interferentie (verzwakking) in de oorschelp, en met welke formule bereken je dit?

Tussen 3400 Hz en 10200 Hz, formule: f = (2n-1) . c / (2 . wegverschil).

Hoe noemt men het spectrum dat ontstaat door afwisselende versterking en verzwakking in de oorschelp?

Het kamfilter.