Für Liebhaber der Physik mögen die verschiedenen Wellen und ihre Eigenschaften kristallklar sein, aber für andere ist der Unterschied zwischen mechanischen und elektromagnetischen Wellen möglicherweise nicht so leicht zu verstehen. Die beiden Arten von Wellen unterscheiden sich jedoch auf verschiedene Weise, obwohl sich beide Energie um uns herum ausbreiten.
Mechanische Welle vs. elektromagnetische Welle
Der Unterschied zwischen mechanischen und elektromagnetischen Wellen besteht darin, dass sich mechanische Wellen ohne ein Medium nicht ausbreiten können, während sich elektromagnetische Wellen mit Hilfe eines beliebigen Mediums durch ein Vakuum ausbreiten können.
Ein weiterer starker Unterschied zwischen den beiden besteht darin, dass die Distanz, die mechanische Wellen zurücklegen, von der Elastizität des verwendeten Mediums abhängt, während die Eigenschaften einer elektromagnetischen Welle von einwirkenden magnetischen und elektrischen Feldern abhängen.
Diese beiden Wellenarten unterscheiden sich auch in ihrer Geschwindigkeit. Eine mechanische Welle breitet sich viel langsamer aus als eine elektrische Welle, die sich so schnell wie Licht ausbreitet. Ein Beispiel für eine mechanische Welle ist eine Schallwelle, während eine Mikrowelle und eine Funkwelle Beispiele für elektromagnetische Wellen sind.
Vergleichstabelle zwischen mechanischen und elektromagnetischen Wellen (in Tabellenform)
| Vergleichsparameter | Mechanische Wellen | Elektromagnetische Wellen |
|---|---|---|
| Mittel | Kann nicht ohne ein Medium reisen | Kann ohne Medium reisen |
| Beeinflussende Faktoren | Elastizität und Trägheit | magnetische und elektrische Felder |
| Geschwindigkeit | Fährt mit der Geschwindigkeit des Mediums | Reisen mit Lichtgeschwindigkeit |
| Typen | Quer und Längs | Nur quer |
| Beispiele | Schallwellen, Oberflächenwellen | Mikrowellen, Radiowellen usw. |
Was ist mechanische Welle?
Laut Definition sind mechanische Wellen Wellen, die das Ergebnis schwingender Materie sind und deren Bewegung die Welle vorantreibt. Das bedeutet auch, dass mechanische Wellen zur Fortpflanzung immer ein Medium benötigen und sich nicht im Vakuum ausbreiten können.
Daher kann eine mechanische Welle eine Geschwindigkeit aufweisen, die auf die Geschwindigkeit des Mediums begrenzt ist und sich nur in die Richtung bewegen kann, in die das Medium sie trägt. Diese Art von Welle erfordert auch eine anfängliche Energiemenge, um die Bewegung zu starten.
Eine mechanische Welle kann von drei Typen sein: Längs-, Quer- und Oberflächenwellen. Eine Longitudinalwelle entsteht, wenn die Teilchen des Mediums parallel zur Vorwärtsrichtung der Welle schwingen.
Eine Transversalwelle entsteht, wenn die Partikel der Welle senkrecht zur Bewegungsrichtung schwingen, während eine Oberflächenwelle entsteht, wenn sich die Wellen an der Grenzfläche zweier Medien bewegen. Ein Beispiel für die Oberflächenwelle sind Wellen in einem Wasserkörper.
Was ist elektromagnetische Welle?
Elektromagnetische Wellen sind das Ergebnis der Beschleunigung elektrisch geladener Partikel, die andere Partikel um sie herum beeinflussen. In einem elektromagnetischen Feld schwingen keine Teilchen, sondern die Photonen selbst breiten sich aus und erzeugen eine Welle. Elektromagnetische Felder basieren auf den vier Gesetzen von Maxwell.
Ein elektromagnetisches Feld ist das Ergebnis sich ändernder elektrischer und magnetischer Felder, deren Richtung 90 Grad zueinander zeigt. Die Richtungen dieser Felder stehen ebenfalls senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der Energie und der Welle.
Da elektromagnetische Strahlung aus keinen Partikeln und nur aus oszillierenden elektrischen und magnetischen Feldern besteht, benötigen sie kein Medium zur Ausbreitung. Sie können somit durch ein Vakuum reisen. Die Geschwindigkeit einer elektromagnetischen Welle ist so hoch wie die Lichtgeschwindigkeit. Elektromagnetische Wellen unterliegen den Gesetzen der Quantenelektrodynamik.
Mit anderen Worten, elektromagnetische Wellen bestehen aus Photonen, bei denen es sich um ungeladene Teilchen handelt, die sich mit Lichtgeschwindigkeit fortbewegen können. Diese Wellen breiten sich Energie, Impuls und Drehimpuls von der Quelle weg aus.
Wenn sich diese Photonen von ihrer Mutterquelle entfernen, benötigt sie keine kontinuierliche Energiezufuhr mehr, um sie in Bewegung zu halten, und erzeugt so das sogenannte Fernfeld. Das Feld, das die Elternladung umgibt, die die Welle überhaupt erzeugt hat, wird als Nahfeld bezeichnet.
Hauptunterschiede zwischen mechanischen und elektromagnetischen Wellen
Fazit
Sowohl mechanische als auch elektromagnetische Wellen sind eine Quelle für die Ausbreitung der Energie von einem Ort zum anderen. Unter den verschiedenen Arten von Wellen in der Physik werden diese beiden am häufigsten gefunden und diskutiert.
Der Hauptunterschied zwischen mechanischen und elektromagnetischen Wellen besteht darin, dass sich mechanische Wellen ohne ein Medium nicht ausbreiten können und eine Geschwindigkeit aufweisen können, die auf die Geschwindigkeit des Mediums begrenzt ist, während elektromagnetische Wellen mit Hilfe eines beliebigen Mediums durch ein Vakuum wandern und sich mit der Geschwindigkeit bewegen können von Licht.
Mechanische Wellen sind Wellen, die das Ergebnis schwingender Materie sind, und diese Art von Welle erfordert auch eine anfängliche Energiemenge, um die Bewegung anzustoßen, während elektromagnetische Wellen das Ergebnis der Beschleunigung elektrisch geladener Teilchen sind, die andere Teilchen um sie herum beeinflussen.
Eine mechanische Welle kann von drei Arten sein, Longitudinal-, Transversal- und Oberflächenwellen, während eine elektromagnetische Welle nur eine Transversalwelle sein kann. Ein Beispiel für eine mechanische Welle sind Wellen in einem Wasserkörper, während diejenigen einer elektromagnetischen Welle Mikrowellen, Radiowellen und ultraviolette Strahlen sind.
Die Distanz, die mechanische Wellen zurücklegen, hängt von der Elastizität und Trägheit des verwendeten Mediums ab, während die Eigenschaften einer elektromagnetischen Welle von einwirkenden magnetischen und elektrischen Feldern abhängen. Eine mechanische Welle überträgt nur die Energie innerhalb der Teilchen, während ein elektromagnetisches Feld Energie, Impuls und Drehimpuls ausbreitet.
