Eine Schwingung ist eine periodische Bewegung um eine
Ruhelage, festgelegt an einem bestimmten Raumpunkt.
Wenn viele schwingungsfähige Systeme miteinander elastisch verbunden
sind und ein System zur Schwingung angeregt wird, so überträgt
sich diese Schwingung auf die Nachbarsysteme (gekoppelte
Schwingungen1)). Die
Schwingung breitet sich aus.
Harmonische Schwingung eines Raumpunktes
s = f(t) (
)
Schwingungsausbreitung: Drehwinkel j
über z für zwei Zeitpunkte t (
)
Mit einer Wellenmaschine (siehe Abbildung bilder/0600wellmasch.gif
und folgender Film) lässt sich dies demonstrieren. Die Wellenmaschine
besteht aus vielen einzelnen schwingungsfähigen Systemen, die miteinander
gekoppelt sind. Jedes System kann Drehschwingungen ausführen und
diese auf das Nachbarsystem – infolge der elastischen Kopplung –
übertragen. (Der Film zeigt, wie sich eine kurze Anregung an einem
Ende über das Medium ausbreitet.)
Wellenmaschine: links im Ruhezustand, rechts
ein Bild der Wellenausbreitung, wenn man von links auf die schwingenden
roten Kugeln schaut (
)
Ähnlich wie bei den Schwingungen betrachtet man
auch hier zunächst den harmonischen Fall, da er sich
mathematisch und physikalisch leicht beschreiben lässt.
Viele Alltagsphänomene, die mit Licht zu tun haben
(Spiegel, Reflexion, Brechung,...), lassen sich durch einfache
geometrische Überlegungen beschreiben und berechnen.
