Physik-LK · Skript 2 · Wellen
Wellenwanne: Interferenz zweier Erreger
Zwei Stifte S1 und S2 tauchen im Abstand d im gleichen Takt ins Wasser. Ihre Kreiswellen überlagern sich. Ob in einem Punkt P Verstärkung oder Auslöschung herrscht, entscheidet der Gangunterschied Δs = |S2P − S1P|: Verstärkung bei Δs = k · λ, Auslöschung bei Δs = (k + 12) · λ.
So gehst du vor
- 1Stelle Frequenz und Erregerabstand d ein.
- 2Ziehe den Punkt P (weißer Kreis) mit dem Finger über das Wasser. Unter dem Bild stehen S1P, S2P, Δs und die Amplitude in P.
- 3Suche Stellen größter Verstärkung (Sonde etwa 2) und tippe dort „Δs in Tabelle“.
- 4Zur Kontrolle „Linien der Verstärkung und Auslöschung“ einblenden.
- 5Die Auswertung der Tabelle liefert Wellenlänge und Ausbreitungsgeschwindigkeit.
Den Punkt P (weißer Kreis) mit dem Finger oder der Maus verschieben. Ausschnitt 32 cm × 20 cm, Wellen laufen mit 25 cm je Sekunde.
S₁P
14,0 cm
S₂P
11,7 cm
Δs
2,3 cm
Sonde in P
1,73
Frequenz f
10,0 HzWellenlänge λ = cf = 2,50 cm
Erregerabstand d
6,0 cmErreger schwingen
Darstellung
Weiße Linien: Verstärkung, gepunktet dunkel: Auslöschung. Die Sonde zeigt die Amplitude in P, bezogen auf eine einzelne Welle in 10 cm Abstand (Verstärkung ≈ 2, Auslöschung ≈ 0).
Wellenlänge aus dem Gangunterschied: Δs über k
P nacheinander auf die Verstärkungslinien k = 0, 1, 2, … schieben (ohne die eingezeichneten Linien: Sonde auf größten Wert bringen) und übernehmen.
| Nr. | Ordnung k | Gangunterschied Δs in cm |
|---|
Aufträge
- Schiebe P auf die Mittelsenkrechte von S1S2. Welcher Gangunterschied, welche Amplitude? Was ändert sich bei gegenphasigen Erregern?
- Suche ohne eingezeichnete Linien mit der Sonde drei Stellen maximaler Verstärkung und drei Stellen der Auslöschung. Prüfe jeweils Δs mit den Bedingungen aus dem Skript.
- Bestimme mit der Tabelle die Wellenlänge und die Ausbreitungsgeschwindigkeit.
- Wie viele Verstärkungslinien gibt es bei d = 6 cm und f = 10 Hz? Begründe mit Δs ≤ d und prüfe mit den eingezeichneten Linien.
- Verdopple die Frequenz. Was passiert mit dem Muster? Erkläre.
- Vergleiche Momentbild und Amplitudenbild: Was sieht man in welchem Bild, was entspricht dem, was das Auge in der echten Wellenwanne wahrnimmt?
Theorie: Wellen-Skript, Abschnitte „Interferenz zweier Erreger“, „Wie viele Maxima gibt es?“ und „Die Amplitude an einem beliebigen Punkt“.