science >> Wetenschap >  >> Fysica

Geluid en licht (natuurkunde): hoe zijn ze anders?

Geluid ontvangen door onze menselijke oren en licht ontvangen door onze menselijke ogen lijken vaak twee delen van hetzelfde fenomeen te zijn, maar ze zijn eigenlijk heel verschillend. >

Hoewel beide fenomenen golven zijn, variëren hun oorsprong en eigenschappen aanzienlijk. Door deze verschillen te begrijpen, kunnen we onze zintuigen begrijpen en meer grip krijgen op de onderliggende fysica.
Wat is een golf?

Een golf is een verstoring in een medium dat zich voortplant van één plaats naar een ander via oscillaties in dat medium. De sleutel hier is dat elk punt in het medium zelf op zijn plaats oscilleert terwijl de verstoring reist en daarbij energie overdraagt.

Overweeg een menigte in een stadion die de golf doet tijdens een balspel. De leden van de menigte zijn het golfmedium. Ze oscilleren op hun plaats door te staan en te zitten terwijl de golf zelf rond het stadion reist.

Golven hebben golflengte, amplitude en frequentie geassocieerd met hen. De golflengte
is de afstand tussen opeenvolgende golfpieken. De amplitude
is de maximale verplaatsing van het medium uit evenwicht. De frequentie
is het aantal golflengtes dat een punt per seconde passeert.

Golven kunnen dwars of longitudinaal zijn. In een dwarsgolf oscilleert het medium loodrecht op de voortplantingsrichting. In een longitudinale golf oscilleert het medium in dezelfde richting als propagatie.
Wat is een geluidsgolf?

Geluid is een voorbeeld van een longitudinale golf. Wanneer een geluid door een medium reist, zoals lucht, veroorzaakt het compressies (regio's met verhoogde dichtheid) en zeldzaamheid (regio's met verminderde dichtheid) in de lucht tijdens het reizen.

Geluidsgolven worden gecreëerd door oscillaties - ofwel van je stembanden, een stemvork, muziekinstrumenten of een stapel borden die op de grond vallen. Een geslagen stemvork trilt bijvoorbeeld op een specifieke frequentie. Terwijl het beweegt, botst het tegen de luchtmoleculen eromheen, waardoor ze periodiek worden samengedrukt. De gecomprimeerde gebieden dragen deze energie ook over op hun aangrenzende luchtmoleculen en de verstoring beweegt door de lucht.
Wat zijn lichtgolven?

Licht, ook wel elektromagnetische straling (EM-straling) of elektromagnetische golven genoemd, resultaten van oscillaties in elektrische en magnetische velden. Als een lading langs een draad heen en weer beweegt, ontstaat er een veranderend elektrisch veld, dat op zijn beurt een veranderend magnetisch veld creëert, dat zich vervolgens voortplant.

Op deze manier dient elektromagnetische straling als zijn eigen medium en vereist geen extern medium om doorheen te reizen, in tegenstelling tot de meeste klassieke golven. Hierdoor kan elektromagnetische straling het vacuüm van de ruimte doorkruisen. (Dit is een goede zaak - anders zou licht ons nooit bereiken vanuit de zon!)

EM-straling komt in veel verschillende vormen, afhankelijk van de golflengte en frequentie, zoals radiogolven, magnetrons, infraroodstraling, zichtbaar licht, ultraviolet licht, röntgenstralen en gammastralen. Al deze golven bewegen met de snelheid van het licht in een vacuüm (ongeveer 3 × 10 <8 m /s). Dit is de hoogste snelheid in het universum! Sneller dan licht reizen is fysiek niet mogelijk.
Hoe verschillen radiogolven en EM-straling van geluidsgolven?

Mensen verwarren deze twee soorten golven vaak omdat we zo bekend zijn met luisteren
naar de radio
via een luidspreker of hoofdtelefoon. En als het gaat om het orkestreren van entertainmentevenementen, zijn er audiovisuele
ingenieurs nodig.

Maar radiogolven zijn een vorm van elektromagnetische straling. Ze reizen met de snelheid van het licht en ze verzenden informatie van het radiostation naar uw radio. Die informatie wordt echter vervolgens omgezet in de beweging van een luidspreker, die geluidsgolven produceert, die longitudinale golven in de lucht zijn.

De snelheid van het geluid is ongeveer 343 m /s in de lucht, wat veel langzamer is dan radiogolven, en ze hebben een medium nodig om door te reizen.