Forskjellen mellom mekaniske og elektromagnetiske bølger

Hovedforskjell - Elektromagnetisk mot mekaniske bølger

En bølge er laget av noen form for forstyrrelse som reiser. Avhengig av egenskapene, kan vi klassifisere bølger i flere forskjellige typer. Et av skillene er basert på om forstyrrelser i en bølge trenger et medium for å reise gjennom. På denne måten klassifiserer vi bølger i elektromagnetiske og mekaniske bølger. De hovedforskjell mellom mekaniske og elektromagnetiske bølger er det elektromagnetiske bølger krever ikke et medium å forplante seg mens mekaniske bølger krever et medium for å formere seg.

Hva er mekaniske bølger

Mekaniske bølger består av forstyrrelser som kun kan bevege seg gjennom et medium. Du kan lage en enkel bølge ved å vri et tau opp og ned, og dette er en mekanisk bølge. Når et molekyl går opp, gjør det også nærliggende molekyler som beveger seg opp, og på denne måten beveger forstyrrelsen seg helt langs tauet. Her er tauet medium av bølgen fordi det er bevegelsen av "taumolekyler" som bærer forstyrrelsen sammen.

Et annet veldig bra eksempel på en mekanisk bølge er en lydbølge. Lydbølger er laget av oscillerende molekyler. Normalt når vi hører lyd, oppdager øret vårt fram og tilbake bevegelse av luftmolekyler (du kan sjekke lyden virkelig er laget av vibrerende luftmolekyler ved å plassere et lys foran en høyttaler, se videoen nedenfor). Hjernen tolker denne frem og tilbake bevegelse av luftmolekyler som "lyd". Vi kan også høre lyd gjennom vibrasjoner av andre typer molekyler: Du kan høre under vann på grunn av vibrasjonene i vannmolekyler, for eksempel.

Hva gjør lydbølger mekanisk er at lyden ville ikke kunne forplante seg hvis det ikke var noe medium. For eksempel, tenk å sette en ringeklokke inne i en vakuumbeholder og sakte la luften ut. Når luften beveger seg ut av krukken, blir lyden svakere. Når det ikke er luft inne i krukken, er klokken fortsatt vibrerende, men det er ingenting mellom å bære lyden utenfor, så lyden stopper. Hvis du setter sakte inn i luften, kan du begynne å høre lyden igjen. Dette eksperimentet vises i videoen nedenfor:

Hva er elektromagnetiske bølger

Elektromagnetiske bølger består av forstyrrelser som kan reise uten medium. For eksempel er lyset fra solen en elektromagnetisk bølge som beveger seg gjennom vakuumet mellom jorden og solen. Elektromagnetiske bølger kan gjøre dette fordi de ikke stole på vibrerende molekyler. I stedet er det som er oscillerende i en elektromagnetisk bølge en elektrisk felt. Det er en magnetfelt også, som oscillerer i fase med det elektriske feltet, ved 90^o til det elektriske feltet. Vibrasjonene utføres i en retning som er 90^o til både svingninger i det elektriske feltet og magnetfeltet. En kort animasjon av hvordan disse feltene vibrerer, vises i videoen nedenfor:

I vakuum går alle elektromagnetiske bølger med en hastighet på ca. 3 × 10⁸ m s^-1. Dette kalles ofte lyshastighet i vakuum. Avhengig av bølgelengden, kan de klassifiseres i flere forskjellige typer. Diagramblåsen viser disse forskjellige typene, fra større bølgelengder (venstre) til mindre bølgelengder (høyre).

Det elektromagnetiske spektret

Siden oscillasjonene ligger i rette vinkler av forplantningsretningen, er elektromagnetiske bølger tverrbølger. Dette betyr at elektromagnetiske bølger kan polariseres.

Forskjellen mellom mekaniske og elektromagnetiske bølger

Fremgangsmåte for forplantning

Mekaniske bølger krever et medium å forplante seg.

Elektromagnetiske bølger krever ikke et medium å forplante seg. De kan forplante seg i vakuum.

Hastighet

Mekaniske bølger reise langsommere enn elektromagnetiske bølger.

Elektromagnetiske bølger reise på 3 × 10⁸ m s^-1 i vakuum. Når de reiser gjennom andre medier, sakter de litt.

Type bølger

Mekaniske bølger kan være tverrgående eller langsgående. Når de er langsgående, kan de ikke polariseres.

Elektromagnetiske bølger er tverrbølger, slik at de kan polariseres.

Bilde Courtesy

"Et diagram over Milton-spektret, som viser typen, bølgelengden (med eksempler), frekvensen, den svarte kroppens utslippstemperatur ..." av Inductiveload, NASA (selvlagd, informasjon fra NASA) [CC BY-SA 3.0], via Wikimedia Commons