Mekaaniset vs. sähkömagneettiset aallot
Mekaaniset aallot päättävät sähkömagneettiset aallot ovat kahdenlaisia fysiikassa käsiteltyjä aaltoja. Mekaaniset aallot ovat aaltoja, jotka aiheutuvat mekaanisista vaikutuksista, kuten tärinä. Sähkömagneettiset aallot ovat aaltoja, jotka syntyvät värähtelevistä sähkö- ja magneettikentistä. Nämä kaksi aaltotyyppiä ovat erittäin tärkeitä sähkömagneettisuuden, aaltojen ja värähtelyjen, optiikan, akustiikan ja monien muiden alojen ymmärtämisessä. Tässä artikkelissa aiomme keskustella, mitä ovat mekaaniset aallot ja sähkömagneettiset aallot, niiden määritelmät, mekaanisten aaltojen ja sähkömagneettisten aaltojen sovellukset, näiden kahden yhtäläisyydet ja lopuksi mekaanisten aaltojen ja sähkömagneettisten aaltojen ero.
Elektromagneettiset aallot
Sähkömagneettisia aaltoja, jotka tunnetaan yleisemmin nimellä EM-aallot, ehdotti ensin James Clerk Maxwell. Tämän vahvisti myöhemmin Heinrich Hertz, joka tuotti onnistuneesti ensimmäisen EM-aallon. Maxwell johti sähkö- ja magneettiaaltojen aaltomuodon ja ennusti onnistuneesti näiden aaltojen nopeuden. Koska tämä aallon nopeus oli yhtä suuri kuin valon nopeuden kokeellinen arvo, Maxwell ehdotti myös, että valo oli itse asiassa eräänlainen EM-aaltojen muoto.
Sähkömagneettisilla aalloilla on sekä sähkökenttä että magneettikenttä, jotka värisevät kohtisuorassa toisiinsa nähden ja kohtisuorassa aallon etenemissuuntaan nähden. Kaikilla sähkömagneettisilla aalloilla on sama nopeus tyhjössä. Sähkömagneettisen aallon taajuus päätti siihen varastoidun energian. Myöhemmin kvanttimekaniikan avulla osoitettiin, että nämä aallot ovat itse asiassa aaltopaketteja. Tämän paketin energia riippuu aallon taajuudesta. Tämä avasi aineksen aaltojen ja hiukkasten kaksoiskentän. Nyt voidaan nähdä, että sähkömagneettista säteilyä voidaan pitää aaltoina ja hiukkasina. Kohde, joka on sijoitettu mihin tahansa lämpötilaan absoluuttisen nollan yläpuolelle, lähettää EM-aaltoja kaikilla aallonpituuksilla. Energia, jolla fotoneja emittoidaan enimmäismäärä, riippuu kehon lämpötilasta.
Mekaaniset aallot
Mekaaniset aallot ovat aaltoja, jotka syntyvät mekaanisilla prosesseilla. Aallot, kuten ääniaallot, valtameren aallot ja iskut, ovat esimerkkejä mekaanisista aalloista. Kaikki mekaaniset aallot tarvitsevat väliaineen etenemiseen. Mekaanisen aallon energia riippuu aallon amplitudista.
Mekaanisella aallolla on useita ominaisuuksia. Tärkeimpiä näistä ominaisuuksista ovat nopeus, amplituditaajuus ja aallonpituus. Minkä tahansa mekaanisen aallon suhteen suhde v = f λ on tosi; tässä v on aallon nopeus, f on taajuus ja λ on aallonpituus.
Mitä eroa on mekaanisilla aalloilla ja sähkömagneettisilla aalloilla?
• Sähkömagneettiset aallot eivät vaadi väliainetta kulkemaan, kun taas mekaanisilla aalloilla on oltava väliaine etenemiseen.
• Sähkömagneettisten aaltojen energia kvantisoidaan, mutta mekaanisten aaltojen energia on jatkuvaa.
• Mekaanisten aaltojen energia riippuu aallon amplitudista, mutta sähkömagneettisen aallon energia riippuu vain taajuudesta.
• Sähkömagneettiset aallot näyttävät hiukkasmaista käyttäytymistä, mutta mekaaniset aallot eivät näytä tällaista käyttäytymistä.
