Golfsnelheid/lengte/frequentie

[PieterKnapen]

Bij het bestuderen van mijn fysicacursus komen enkele vragen in mij op .

Het is mij reeds duidelijk dat de golfsnelheid afhankelijk is van het medium . Eveneens zal de golflengte veranderen afhankelijk van het medium . Mag ik dan stellen dat de frequentie ongewijzigd blijft ? Ik ga hierbij uit van de formule :

v= λ * f

Op zich is dit een logische formule als ik naar de eenheden kijk , maar ik merk dat ik hier aan de eenheden niet genoeg heb om het door en door te begrijpen. Het is mij niet helemaal duidelijk hoe de relatie is bij veranderlijk medium. Ik weet dat in helium de geluidsnelheid 3x zo groot is als in lucht . Hoe zit het met de deeltjessnelheid , wordt deze ook 3x zo groot.

Als de golflengte afhankelijk is van het medium , is het mogelijk dat de sterren die wij zien in , buiten de atmosfeer een andere kleur hebben dan van op aarde waargenomen ?

Met vriendelijke groeten,

Pieter

[Jan van de Velde]

Mag ik dan stellen dat de frequentie ongewijzigd blijft ?

Ja, het aantal heen-en-weerbewegingen per seconde blijft gelijk. Ook bij overgang naar een ander medium kan die frequentie gewoon niet veranderen, de "duwtjes" komen in een zeker tempo (tijd) aan, en moeten dus ook in dat tempo worden doorgegeven. Als in diezelfde tijd het duwtje zich verder kan verplaatsen (ruimte) wordt dus de golflengte groter.

Misschien is dit makkelijker te behappen als je over die formule denkt als λ = v/f

[el simono]

Hej PieterKnapen,

Ik zal proberen om het je duidelijk te maken met een voorbeeld :

Stel : we hebben een lichtgolf die zich met een golflengte

\(\lambda\)

en freqentie

\(f=\frac{c}{\lambda}\)

voortplant. Wanneer je dan deze lichtgolf loodrecht op en door bijvoorbeeld een stuk glas met dikte d en brekingsindex n laat heengaan, duurt het langer voor de golf om deze afstand door het glas af te leggen,

als dan het zou duren voor die zelfde afstand d af te leggen in het vacuüm.

Uit de formule die je geeft, zou je dan veronderstellen dat de golflengte verandert.

Dit is echter niet het geval. Je kan dit inzien door het volgende proces te verstaan :

Als de lichtgolf ( stel hier een enkel foton) zich door het vacuüm voortbeweegt, dan hindert niets dit foton,

maar wanneer het aan het medium aankomt, dan zullen de atomen van dit medium meespelen.

Het foton wordt namelijk geabsorbeerd door de atomen van het medium. Hierdoor is het eerste atoom dat dit foton

absorbeert nu in een geëxiteerde toestand. ( = er is een elektron van een lagere naar een hogere energietoestand

verhuisd ). Omdat dit atoom echt streeft naar de minst energetische toestand, zal het elektron terugvallen naar zijn

oorspronkelijke toestand. Bij dit verval stuurt het een foton uit met exact de zelfde golflengte als dat foton dat is aan-

gekomen. Dit proces gebeurt echter niet ogenblikkelijk. ( ik geloof iets van een orde

\(10^{-10}\)

seconden).

Maar je moet beseffen dat, wanneer een foton dus door een stuk glas gaat, het enorm veel keer wordt geabsorbeerd en terug uitgezonden. De tijd dat dit proces steeds in beslag neemt, zorgt ervoor dat het lijkt alsof het foton door het

medium wordt vertraagd, maar eigelijk wordt het telkens opgeslagen en terug uitgezonden, maar gaat dit foton, telkens

wanneer het beweegt, dit doen met de lichtsnelheid c.

ik hoop dat ik het een beetje duidelijk heb uitgelegd.

Groeten,

El Simono

Edit : Net te laat...

[eendavid]

Uit de formule die je geeft, zou je dan veronderstellen dat de golflengte verandert.

Dat is ook zo. De frequentie blijft hetzelfde, de snelheid verandert, en de golflengte verandert.

[PieterKnapen]

Alvast bedankt , het is al heel wat duidelijker geworden .

Ik ben momenteel aan diffractie aanbeland , meerbepaald bij de fraunhoffer buiging . Het centrale maximum is hier dubbel zo groot als de omliggende minima , hoe kan ik dit het best verklaren ?

De breedte van het maxima is

2λ /b ( b is breedte van de spleet) . Hier kan ik uit afleiden dat we bij een brede spleet een smallere piek krijgen , dit is ook visueel weergegeven op figuren in mijn handboek. Ik weet ook dat de intensiteit maximaal is in deze piek , wat intuïtief logisch is . De golven die hier samenkomen in dit centrale punt gaan dus constructief interfereren , wat wil zeggen dat hun weglengteverschil een veelvoud van λ is . Nu zou ik nog moeten verklaren waarom dat centrale maximum een breedte heeft van 2λ /b ? Kan iemand mij op weg helpen ? Avast bedankt voor de snelle reacties !

Groetjes Pieter

PS

Jammer genoeg wordt de volledige afleiding van de formule voor de intensiteit niet weergegeven ( vermits ik voor industrieel ingenieur ga en niet voor natuurkundige ) .

[amateurgeneraal]

Toch nog even een opmerking:

De uitleg van el simono is qua principe redelijk correct, maar de conclusies kloppen niet volledig.

De fotonen van een lichtgolf worden inderdaad in een medium (niet vacuüm) steeds geabsorbeerd en geëmitteerd. In het vacuüm beweegt een foton zich met de lichtsnelheid zoals iedereen die kent (2,998*10^8 m/s) In een medium wordt echter met een gemiddelde snelheid gerekend, die dus lager is dan de lichtsnelheid en afhangt van de dichtheid aan moleculen in het medium.

De formule f=c/lambda is correct, maar men moet er wel rekening mee houden dat de lichtsnelheid dus afhankelijk is van het medium waardoor de golf gaat. Het gaat hier om de gemiddelde snelheid, rekening gehouden met het absorberen en emitteren door de atomen waar het foton mee botst. Bijgevolg daalt de golflengte wel degelijk, terwijl de frequentie constant blijft.

conclusie: f blijft cst, c daalt en lambda daalt.

[Jan van de Velde]

Jammer genoeg wordt de volledige afleiding van de formule voor de intensiteit niet weergegeven ( vermits ik voor industrieel ingenieur ga en niet voor natuurkundige ) .

Is het dan de moeite om in de geometrie daarvan te duiken?

eat your heart out :eusa_whistle: :

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase...nhofcon.html#c1

klik naar hartelust in het rond.

[Elliz]

Hoi,

de formule: T = 2 ( /g) kun je ook als: g = 4 <sup>2 / T 2 schrijven.

zou iemand mij dat uit willen leggen met de tussenstappen erbij?

Groetjes,</sup>

[Paul0o]

\( T = 2\pi \sqrt(\frac{l}{g}) \)

Aan beide kanten kwadrateren

\( T^2 = 4 \pi^2 \frac{l}{g} \)

vermenigvuldigen met g aan beide kanten

\(T^2 g = 4 \pi^2 l\)

Delen door

\( T^2 \)

aan beide kanten

\(g = 4 \pi^2 \frac{l}{T^2} \)