Gymnasium St. Antonius Physik Applets

Interferenzmuster   Theorie   Applet   Bedienung   Stroboskopeffekt

Interferenzmuster

Sie wollen Ihre zwei neuen Boxen aufstellen? Achtung! Immer wenn sich zwei (Schall-)Wellen überlagern, gibt es Gebiete, wo sich sich auslöschen, oder sich verstärken. Je nachdem wo man steht, oder wohin man die Boxen stellt, ist die Wahrnehmung also verschieden.
In einem nicht schalltoten Raum wird es aber auch sehr viele Reflexionen an den Wänden geben, so dass man überall etwa ein gleichförmiges Gemisch von den vielen Wellen hört.
Die Reflexion an den Wänden kann man (zu einem grossen Teil) verhindern, wenn man die Box z.B. vor einen Vorhang stellt. Man kann aber auch gezielt den Bass verstärken, wenn die Box nicht ganz in der Ecke steht sondern etwa einen halben Meter vor den glatten Wänden. Probieren Sie's mal aus!

Theorie

Dieses Applet zeigt, wie Interferenzmuster entstehen. Zwei Quellen senden Kugelwellen aus. Dabei seien z.B. die Wellenberge grau und die Wellentäler weiss.. Wo sich zwei graue Wellenberge überlagern, entsteht ein noch grösserer Wellenberg - schwarz. Die Überlagerung zweier Wellentäler ergibt ein noch tieferes Wellental - weiss.
Haben beide Kugelwellen die gleiche Wellenlänge und Frequenz, entsteht, das hier gezeigte regelmässige Interferenzmuster. Bei den grauen Gebieten löschen sich die beiden Wellen aus (destruktive Interferenz), da die Elongation immer etwa gleich ist. Bei den schwarz-weissen Gebieten hingegen verstärken sich die Wellen (konstruktive Interferenz) - man hat dort noch höhere Wellenberge und tiefere Wellentäler.
Durch verändern der Wellengeschwindigkeit (c), Wellenlänge (l), Frequenz (f), Abstand der Quellen (d) oder Phasenverschiebung (dl) kann das Muster variiert werden.

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Bedienung des Applets

Die Eingaben in den Textfeldern werden nach der Bedienung der Eingabetaste aktiv.

Hoppla - Stroboskopeffekt

Kennen Sie das? In Filmen scheinen manchmal die Wagenräder stillzustehen oder gar rückwärts zu drehen, obwohl der Bösewicht in voller Fahrt ist.
Dasselbe findet auch hier statt: Stellen sie die Frequenz einmal auf 10, 9, 8, 7, ...

Erklärung:
Ist die Frequenz 10, ist immer nach 1/10 Zeiteinheit eine Periode vergangen, das Bild sieht also wieder gleich aus.
Da das Applet immer nach 1/10 Zeiteinheit ein neues Bild zeichnet, scheint die Animation also stillzustehen.

Ist die Frequenz 9, Ist das Bild nach 1/10 Zeiteinheit noch nicht wieder ganz gleich, aber fast. Deshalb scheint die Animation rückwärts zu laufen, da das Auge nicht den weiten Sprung von 0 nach 9, sondern den kurzen von 10 nach 9 verfolgt.

Sinnvoll sind also nur Frequenzen von 0.1 bis 4.9. Schneller geht's nicht! Bei 5 entsteht eine "stehende Welle". Man kann die Welle sowohl vorwärts wie auch rückwärts mitverfolgen. (Der Sprung von 0 nach 5 ist gleich wie von 10 nach 5.)