Μηχανικά vs Ηλεκτρομαγνητικά Κύματα
Τα μηχανικά κύματα καταλήγουν στα ηλεκτρομαγνητικά κύματα είναι δύο τύποι κυμάτων που συζητούνται στη φυσική. Τα μηχανικά κύματα είναι κύματα που προκαλούνται από μηχανικές ενέργειες όπως οι δονήσεις. Τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα είναι κύματα που δημιουργούνται από ταλαντούμενα ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία. Αυτοί οι δύο τύποι κυμάτων είναι πολύ σημαντικοί για την κατανόηση πεδίων όπως ο ηλεκτρομαγνητισμός, τα κύματα και οι δονήσεις, η οπτική, η ακουστική και πολλά άλλα. Σε αυτό το άρθρο, θα συζητήσουμε τι είναι τα μηχανικά κύματα και τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα, τους ορισμούς τους, τις εφαρμογές των μηχανικών κυμάτων και των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων, τις ομοιότητες μεταξύ αυτών των δύο και τέλος τη διαφορά μεταξύ μηχανικών κυμάτων και ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων.
Ηλεκτρομαγνητικά Κύματα
Τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα, πιο γνωστά ως κύματα EM, προτάθηκαν για πρώτη φορά από τον James Clerk Maxwell. Αυτό επιβεβαιώθηκε αργότερα από τον Heinrich Hertz, ο οποίος παρήγαγε με επιτυχία το πρώτο κύμα EM. Ο Maxwell εξήγαγε την κυματομορφή για τα ηλεκτρικά και μαγνητικά κύματα και προέβλεψε με επιτυχία την ταχύτητα αυτών των κυμάτων. Δεδομένου ότι αυτή η ταχύτητα κύματος ήταν ίση με την πειραματική τιμή της ταχύτητας του φωτός, ο Maxwell πρότεινε επίσης ότι το φως ήταν, στην πραγματικότητα, μια μορφή κυμάτων ΗΜ.
Τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα έχουν και ηλεκτρικό και μαγνητικό πεδίο που ταλαντώνονται κάθετα μεταξύ τους και κάθετα προς την κατεύθυνση διάδοσης του κύματος. Όλα τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα έχουν την ίδια ταχύτητα στο κενό. Η συχνότητα του ηλεκτρομαγνητικού κύματος καθόρισε την ενέργεια που αποθηκεύεται σε αυτό. Αργότερα αποδείχθηκε χρησιμοποιώντας την κβαντομηχανική ότι αυτά τα κύματα είναι, στην πραγματικότητα, πακέτα κυμάτων. Η ενέργεια αυτού του πακέτου εξαρτάται από τη συχνότητα του κύματος. Αυτό άνοιξε το πεδίο της δυαδικότητας κύματος-σωματιδίου της ύλης. Τώρα μπορεί να φανεί ότι η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία μπορεί να θεωρηθεί ως κύματα και σωματίδια. Ένα αντικείμενο που βρίσκεται σε οποιαδήποτε θερμοκρασία πάνω από το απόλυτο μηδέν θα εκπέμπει ΗΜ κύματα κάθε μήκους κύματος. Η ενέργεια στην οποία εκπέμπεται ο μέγιστος αριθμός φωτονίων εξαρτάται από τη θερμοκρασία του σώματος.
Μηχανικά Κύματα
Τα μηχανικά κύματα είναι κύματα που δημιουργούνται από μηχανικές διεργασίες. Κύματα όπως ηχητικά κύματα, κύματα ωκεανού και κρουστικά κύματα είναι μερικά παραδείγματα για μηχανικά κύματα. Όλα τα μηχανικά κύματα απαιτούν ένα μέσο για να διαδοθούν. Η ενέργεια ενός μηχανικού κύματος εξαρτάται από το πλάτος του κύματος.
Ένα μηχανικό κύμα έχει πολλές ιδιότητες. Οι πιο σημαντικές από αυτές τις ιδιότητες είναι η ταχύτητα, η συχνότητα του πλάτους και το μήκος κύματος. Για οποιοδήποτε μηχανικό κύμα, η σχέση v=f λ ισχύει. εδώ, v είναι η ταχύτητα κύματος, f είναι η συχνότητα και λ είναι το μήκος κύματος.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ των μηχανικών κυμάτων και των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων;
• Τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα δεν απαιτούν κανένα μέσο για να ταξιδέψουν, ενώ τα μηχανικά κύματα πρέπει να έχουν μέσο διάδοσης.
• Η ενέργεια των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων είναι κβαντισμένη, αλλά η ενέργεια των μηχανικών κυμάτων είναι συνεχής.
• Η ενέργεια των μηχανικών κυμάτων εξαρτάται από το πλάτος του κύματος, αλλά η ενέργεια ενός ηλεκτρομαγνητικού κύματος εξαρτάται μόνο από τη συχνότητα.
• Τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα εμφανίζουν συμπεριφορά παρόμοια με τα σωματίδια, αλλά τα μηχανικά κύματα δεν εμφανίζουν τέτοια συμπεριφορά.
