Der er bølger overalt. Vi hører og ser med dem, og de findes i alle mulige forskellige materialer og bevægelser.

Når man taber en sten i en vandpøl, er de ting, som vi normalt kalder "ringe i vandet", bedre beskrevet som bølger. Når vi går på stranden, er de store brusende vandbølger - bølger - blot en større udgave af dette normalt mikroskopiske fysiske fænomen. Når vinden rusker gennem træer eller over marker, ser man også bølger der.

Her vil vi se på bølger i fysik og hvordan fysikken definerer dem. Vi vil se på nogle af de forskellige kendetegn og udtryk - såsom amplitude, bølgeudbredelse, frekvens og bølgelængde - for at finde ud af, hvad en bølge egentlig betyder for en fysiker. Og vi vil se nærmere på nogle af de vigtige steder, hvor vi finder bølger i vores verden - fra gravitationsbølger og elektromagnetiske bølger til lydbølger og vandbølger.

For netop dette fænomen er en meget vigtig del af vores verden at kende. Og så snart du ved, hvordan du kan identificere en bølge - og hvor du kan finde dem - vil du se dem overalt.

Så lad os begynde at se på, hvad en bølge egentlig er.

De bedste undervisere i fysik
Philip
5
5 (14 anmeldelser)
Philip
200kr
/t
Gift icon
1. undervisning gratis!
Mathias
5
5 (7 anmeldelser)
Mathias
300kr
/t
Gift icon
1. undervisning gratis!
Bent
5
5 (9 anmeldelser)
Bent
150kr
/t
Gift icon
1. undervisning gratis!
Morten
5
5 (3 anmeldelser)
Morten
195kr
/t
Gift icon
1. undervisning gratis!
Tommy
5
5 (1 anmeldelser)
Tommy
180kr
/t
Gift icon
1. undervisning gratis!
Frederik
5
5 (4 anmeldelser)
Frederik
150kr
/t
Gift icon
1. undervisning gratis!
Kristian
5
5 (2 anmeldelser)
Kristian
120kr
/t
Gift icon
1. undervisning gratis!
Johan
5
5 (1 anmeldelser)
Johan
175kr
/t
Gift icon
1. undervisning gratis!
Philip
5
5 (14 anmeldelser)
Philip
200kr
/t
Gift icon
1. undervisning gratis!
Mathias
5
5 (7 anmeldelser)
Mathias
300kr
/t
Gift icon
1. undervisning gratis!
Bent
5
5 (9 anmeldelser)
Bent
150kr
/t
Gift icon
1. undervisning gratis!
Morten
5
5 (3 anmeldelser)
Morten
195kr
/t
Gift icon
1. undervisning gratis!
Tommy
5
5 (1 anmeldelser)
Tommy
180kr
/t
Gift icon
1. undervisning gratis!
Frederik
5
5 (4 anmeldelser)
Frederik
150kr
/t
Gift icon
1. undervisning gratis!
Kristian
5
5 (2 anmeldelser)
Kristian
120kr
/t
Gift icon
1. undervisning gratis!
Johan
5
5 (1 anmeldelser)
Johan
175kr
/t
Gift icon
1. undervisning gratis!
Kom i gang

Hvad definerer en bølge?

Hvis man laver et diagram over en bølge, vil man se en svingende linje, der bevæger sig over og under et centralt punkt med regelmæssige intervaller. Afstanden mellem de højeste punkter på den svingende linje (eller "toppene") er regelmæssig, mens højden og dybden af toppene og lavpunkterne også er ens. Uden denne regelmæssighed ville man ikke have en bølge.

En bølge i neon
Vi tænker ikke over det, men bølger er overalt omkring os (Kilde: Alex Rainer, Unsplash)

En bølge er en forstyrrelse eller variation i rumtiden, der ledsages af en energioverførsel. Dette er den definition, som du skal huske. Hvis du forestiller dig, at en normal bølgelinje i en ideel verden ville være helt flad - uden nogen bølge overhovedet - er en svingende linje, en overførsel af energi, som er forstyrrelsen.

Dette er naturligvis ikke en virkelighed, som vi nogensinde kan være vidne til. Der overføres altid energi - og som sådan er der altid bølger til stede, i langt mere komplekse variationer og interferencer, end noget diagram overhovedet kan vise.

Mekaniske bølger og elektromagnetiske bølger

Inden vi går videre til at behandle de forskellige bølgers former og bevægelser, er det vigtigt at erkende to forudgående typer af bølger. For måske har du hørt om elektromagnetiske bølger - som i øvrigt er lysbølger. Disse fungerer på en lidt anden måde end bølgerne i vores forklaring ovenfor.

Mekaniske bølger

Mekaniske bølger er de bølger, som vi kan genkende overalt omkring os. Det er havets bølger og vandets krusninger, lydbølgerne, som vi hører, og de seismiske bølger, der ødelægger bygninger og sprænger jorden i et jordskælv.

Disse mekaniske bølger har brug for et medium, som de kan bevæge sig igennem - som i en slags stof. Her flyttes energi på tværs af partikler.

Forestil dig et jordskælv. Her forårsager en indledende kraft forstyrrelser på tværs af jordens materie. Denne kraft kan bevæge sig så langt - som i, at der kan ske skader hundredvis af kilometer fra epicentret - fordi bølgerne kan bevæge sig gennem hele jordens materie og transportere kinetisk energi over enorme afstande. Uden jordens stof - eller hvis de seismiske bølger f.eks. af en eller anden grund mødte et vakuum - kunne jordskælvet umuligt passere igennem.

Elektromagnetiske bølger

Mens mekaniske bølger har brug for et medium at forstyrre for at overføre energi, er det ikke tilfældet for elektromagnetiske bølger. Disse bølger, som f.eks. lysbølger, kan endda sprede sig i et vakuum. Og denne kendsgerning er lidt problematisk for vores forståelse af bølger i sig selv.

Du har sikkert hørt om det berømte videnskabelige problem, der siger, at lys både er en bølge og en partikel (du har måske også hørt om Schrödingers kat) - at alt efter hvordan man forsøger at observere det, opfører lyset sig både som en partikel og som en bølge. Det er en af de komplekse ting ved det.

Elektromagnetiske bølger som lys opstår ved samspillet mellem et magnetfelt og et elektrisk felt. Ændringer i det ene af disse medfører ændringer i det andet - og producerer samtidig elektromagnetiske bølger.

Ved siden af lys er radiobølger en anden type elektromagnetiske bølger.

En kvinde optager lyd med bølger på skærmen
Når man optager musik ser man lydbølgerne på skærmen (Kilde: Kelly Sikkema, Unsplash)
De bedste undervisere i fysik
Philip
5
5 (14 anmeldelser)
Philip
200kr
/t
Gift icon
1. undervisning gratis!
Mathias
5
5 (7 anmeldelser)
Mathias
300kr
/t
Gift icon
1. undervisning gratis!
Bent
5
5 (9 anmeldelser)
Bent
150kr
/t
Gift icon
1. undervisning gratis!
Morten
5
5 (3 anmeldelser)
Morten
195kr
/t
Gift icon
1. undervisning gratis!
Tommy
5
5 (1 anmeldelser)
Tommy
180kr
/t
Gift icon
1. undervisning gratis!
Frederik
5
5 (4 anmeldelser)
Frederik
150kr
/t
Gift icon
1. undervisning gratis!
Kristian
5
5 (2 anmeldelser)
Kristian
120kr
/t
Gift icon
1. undervisning gratis!
Johan
5
5 (1 anmeldelser)
Johan
175kr
/t
Gift icon
1. undervisning gratis!
Philip
5
5 (14 anmeldelser)
Philip
200kr
/t
Gift icon
1. undervisning gratis!
Mathias
5
5 (7 anmeldelser)
Mathias
300kr
/t
Gift icon
1. undervisning gratis!
Bent
5
5 (9 anmeldelser)
Bent
150kr
/t
Gift icon
1. undervisning gratis!
Morten
5
5 (3 anmeldelser)
Morten
195kr
/t
Gift icon
1. undervisning gratis!
Tommy
5
5 (1 anmeldelser)
Tommy
180kr
/t
Gift icon
1. undervisning gratis!
Frederik
5
5 (4 anmeldelser)
Frederik
150kr
/t
Gift icon
1. undervisning gratis!
Kristian
5
5 (2 anmeldelser)
Kristian
120kr
/t
Gift icon
1. undervisning gratis!
Johan
5
5 (1 anmeldelser)
Johan
175kr
/t
Gift icon
1. undervisning gratis!
Kom i gang

Bølger og energioverførsel

Efter at have afklaret dette, lad os nu fastholde den vigtigste - og mest nyttige - del af bølgernes natur og struktur. Det er det faktum, at de overfører energi.

I bølger er det energi, der overføres. De partikler eller det stof, som bølgerne passerer igennem, bevæger sig ganske vist kortvarigt, men nettobevægelsen af materialet er nul. Partiklerne vender tilbage til deres oprindelige position, når bølgen er gået videre.

Husk: det er energi, ikke stof, der overføres ved bølger.

Længdebølger, tværbølger og overfladebølger: Hvad er de forskellige typer af bølger?

Ved siden af disse to grundlæggende bølgetyper findes der forskellige kategoriseringer, der beskriver den type bevægelser, som bølgerne foretager. Disse kategorier beskriver de måder, hvorpå partikler forskydes af bølgen - og de forskellige materialer, som bølgen spreder sig igennem.

Longitudinale bølger

Vi beskriver bølger som longitudinale, hvis de har partikler, der bevæger sig parallelt med energibevægelsen i bølgen. I stedet for toppene og lavningerne, som vi ser i det klassiske bølgediagram, har longitudinale bølger ikke denne op- og nedadgående bevægelse.

I videnskabelige termer udtrykkes dette på en anden måde. De udviser ikke polarisering - dvs. de har ikke toppene og lavpunkterne - men deres svingning er i stedet i den retning, som energiens bevægelse går.
Lydbølger er et eksempel på denne type bølger - og de kan bevæge sig gennem faste stoffer, væsker og gasser.

Transversalbølger

En tværgående bølge viser den bølgepolarisering, som en længdebølge ville mangle. De har den klare bevægelse mellem top og lavpunkt. Denne polarisering måles i øvrigt i amplitude, som beskriver afstanden mellem bølgetoppene og bølgens centrum.

Det er de letteste bølger at studere, fordi man let kan se polarisationen og bølgelængden - eller afstanden til en svingning (den tid det tager for en bølge at gentage sig selv).

Forestil dig et reb som du hæver og sænker hurtigt. På tværs af rebets længde vil du se en top, der bevæger sig langs rebets længde. Dette er en tværgående bølge.

Overfladebølger

I overfladebølger bevæger partikler sig i en cirkulær bevægelse, der spreder sig ud fra den oprindelige forstyrrelse. Disse er faktisk en kombination af transversale og longitudinale bølger, der spiller langs grænsefladen mellem forskellige medier.

Du kender disse typer bølger: slip en sten i en vandpøl, og hver ring, du vil se, er en overfladebølge. Deres cirkulære bevægelse kommer fra denne kombination af transversale og longitudinale bølger.

havbølger, der deler bølgers egenskaber med lyd
Havbølger fungerer efter de samme principper som lyd (Kilde: Nick Wood, Unsplash)

Hvad er de forskellige dele af en bølge?

Lad os lave en lille opsummering af de vigtigste dele af en bølge, som vi hidtil har diskuteret. Hvis du læser denne artikel som hjælp til skolearbejdet, er det vigtigt, at du kender alle disse termer meget godt.
Så her er de vigtigste dele af en bølge.

  • Hvilestilling - Dette er partiklers position, når der ikke er nogen energi eller bølge, der passerer gennem dem; disse partikler er uforstyrrede. På et bølgediagram er dette den linje, der er trukket gennem bølgens centrum.
  • Forskydning - Det er den afstand, som en partikel har bevæget sig fra sin hvilestilling som følge af forstyrrelsen.
  • Amplitude - Måling af forskydningen, vi kalder amplituden den maksimale forstyrrelse af et bestemt punkt i mediet. Dette er afstanden mellem hvilestillingen og det højeste toppunkt eller lavpunkt.
  • Toppe og lavpunkter - De punkter med størst forstyrrelse eller maksimal forskydning, over og under hvilestillingen.
  • Svingning - gentagelse af en bølge - dvs. afstanden fra top til top.
  • Bølgelængde - Den faktiske afstand, der tilbagelægges af en svingning - normalt målt fra top til top.
  • Frekvens eller bølgehastighed - Antallet af gange, en bølge svinger på et sekund.

Husk også at læse vores artikel om reflektion og brydning af bølger.

>

Platformen der forbinder undervisere og elever

Første undervisning gratis

Kunne du lide denne artikel? Skriv en anmeldelse!

5,00 (1 anmeldelse(r))
Loading...

Adil

Adil bor i København, hvor hun arbejder som freelanceoversætter og underviser i dansk. Udover dansk taler Adil også engelsk, russisk og tysk. Når Adil ikke arbejder elsker hun at rejse, løbe og dyrke yoga.