Rist- ja pikilained
Ristlained ja pikilained on laine leviku kaks peamist tüüpi. Need kaks mõistet on äärmiselt olulised ja on eriti kasulikud paljude lainemehaanikaga seotud nähtuste selgitamisel. Selles artiklis võrreldakse põiklaine pikilainega ja arutatakse nende määratlusi, sarnasusi ja lõpuks nende erinevusi.
Mis on põiklaine?
Lainetes ja vibratsioonides on põiklainete mõiste nurgakivi. Ristlaine on üks kahest lainete põhivormist. Ristlaine mõistmiseks on vajalik lainemehaanika mõistmine. Laine on meetod energia ülekandmiseks. Kui laine levib läbi ruumi, levib ka tema kantud energia. See energia paneb teel olevad osakesed võnkuma. Teisisõnu, energia levib osakeste võnkumise kaudu. Ristlainel võnkuvad osakesed võnkuma laine liikumissuunaga risti. Tuleb märkida, et osakesed ei liigu levimise suunas isegi veidi. Sinusoidlaine korral osakesed võnkuvad lihtsa harmoonilise liikumisega. Mis tahes laine korral on osakese suurim nihkumine tasakaalupunktist võrdne laine amplituudiga,ja see on proportsionaalne laine kantava energiaga. Sellised lained nagu valguslained ja muud elektromagnetlained on põiksuunalised. Tavalistel valguslainetel on võnkumised igas suunas, mis on levimisega risti. Tasapolariseeritud kiirel oleks võnkumisi ainult ühes suunas.
Mis on pikilaine?
Pikilaine on teine peamine lainetüüp, mis esineb looduses. Pikilainete puhul kehtivad samad lainete dünaamika põhimõtted. Pikilaine korral on osakeste võnked paralleelsed levimissuunaga. See ei tähenda, et osakesed liiguksid koos lainega. Osakesed võnkuvad ainult ruumis fikseeritud tasakaalupunkti ümber. Kuna võnked on liikumisega paralleelsed, on põhjustatud rõhu erinevus. Pikilainet võib pidada ka rõhulaineks, kuna energia kandub rõhu kaudu. Tuleb märkida, et erinevalt põiklainetest on pikilainetel ainult üks võnkumise suund. Maksimaalne nihe tasakaalupunktist võrdub laine amplituudiga ja on proportsionaalne laine energiaga. Helilained on pikilainete parim näide. Rõhu erinevus meie kõrva sisekülje ja väliskülje vahel varieerub helilaine tekitatud rõhumuutuste tõttu. See põhjustab kõrva diafragma võnkumist, mille seejärel tuvastavad heli tajuvad neuronid.
Mis vahe on pikilainetel ja põiklainetel?
• Ristlained tekitavad levimissuuna suhtes normaalseid võnkeid, pikilained aga laine levimisega paralleelseid võnkeid.
• Ristlainetel on võnkumisi paljudes erinevates suundades, kuid pikilainetel on võnkumisi ainult ühes suunas.
• Looduslikud ookeanilained tekivad piki- ja põiklaine superpositsiooni abil.
