Siinuslaine vs ruutlaine
Lained on väga oluline nähtus, mida füüsikas arutatakse. Siinuslained ja nelinurksed lained on kahte tüüpi laineid, mis on väga olulised paljudes valdkondades. Siinuslained on olulised sellistes valdkondades nagu elektromagnetika, lained ja vibratsioon, signaali moduleerimine ja mitmed muud väljad. Ruutlaine on väga oluline arvutites ja muudes digitaalseadmetes, andmete esitamises, andmesides ja paljudes muudes valdkondades. Selles artiklis käsitleme siinuslaineid ja ruutlaineid, nende tekkimist, siinuslainete ja ruudulainete määratlusi, nende sarnasusi ning lõpuks siinuslainete ja ruudulainete erinevust.
Siinuslained
Siinuslaine mõiste mõistmiseks tuleb kõigepealt mõista mehaanilise laine mõistet. Mehaaniline laine on põhjustatud igasugusest turbulentsist keskkonnas. Mehaaniliste lainete lihtsad näited on heli, maavärinad, ookeanilained.
Laine on energia levimise meetod. Turbulentsis tekkivat energiat levitavad lained. Sinusoidlaine, mida lihtsalt nimetatakse siinuslaineks, on laine, mis võngub võrrandi y = A sin (ωt - kx) järgi. See tähendab, et laine teatud ajahetkel mõjutatud osakeste hetkepilt kuvab siinusfunktsiooni käitumist.
Kui laine levib läbi ruumi, levib ka tema kantav energia. See energia paneb osakesed võnkuma. Seda saab tõlgendada ka vastupidi, kuna energia levib osakeste võnkumise kaudu. Progresseeruvaid laineid on kahte tüüpi. Nimelt pikilained ja põiklained.
Pikilaine korral on osakeste võnked paralleelsed levimissuunaga. See ei tähenda, et osakesed liiguksid koos lainega. Osakesed võnkuvad ainult ruumis fikseeritud tasakaalupunkti ümber. Ristlainetes toimub osakeste võnkumine risti levimissuunaga. Helilained koosnevad ainult pikilainetest, nööril olevad lained on põiki. Ookeani lained on põiki- ja pikilainete kombinatsioon.
Ruutlained
Ruutlained on arvutites ja muudes digitaalseadmetes väga olulised. Ruutlaine võib pidada loogikafunktsiooniks. Kuna ruudulainel on ainult kaks olekut, on see ideaalne digitaalse funktsiooni jaoks. Ruutlaine otsene tekitamine on aga väga keeruline või võimatu. Ruutlaine tekitamiseks kattuvad rida siinuslaineid. Seda tuntakse kui Fourieri teisendust. Täiuslikku ruudukujulist lainet on aga võimatu luua, kuna see nõuab lõpmatu hulga siinuslaineid.
Mis vahe on siinus- ja ruutlaine vahel?
• Siinuslained tekivad looduses ja neid saab käsitsi hõlpsasti taasesitada. Ruutlaineid ei teki loomulikult ja see nõuab siinuslainete hulga kattumist.
• Täiuslikku siinuslainet on võimalik teha, kuid täiuslikku kandilist lainet on võimatu luua.
