Mechanische vs. elektromagnetische Welle: Unterschied und Vergleich

Für Physik-Fans könnten die verschiedenen Wellen und ihre Eigenschaften kristallklar sein. Für andere ist der Unterschied zwischen mechanischen und elektromagnetischen Wellen jedoch möglicherweise nicht leicht zu verstehen.

Key Take Away

1. Mechanische Wellen benötigen ein Medium, um sich zu bewegen, wie Luft, Wasser oder feste Materialien, und schließen Schallwellen und Meereswellen ein.
2. Elektromagnetische Wellen können sich durch ein Vakuum ausbreiten, das aus oszillierenden elektrischen und magnetischen Feldern besteht und Licht, Radiowellen und Röntgenstrahlen umfasst.
3. Die Notwendigkeit eines Ausbreitungsmediums unterscheidet mechanische Wellen von elektromagnetischen Wellen, die sich durch den Weltraum ausbreiten können.

Mechanische Welle vs. elektromagnetische Welle

Mechanische Wellen sind Wellen, die sich ohne ein Medium nicht ausbreiten können. Deshalb hängt die Geschwindigkeit dieser Wellen von der Geschwindigkeit des Mediums ab. Mechanische Wellen gibt es in drei Arten. Elektromagnetische Wellen können sich ohne Medium ausbreiten. Diese Wellen breiten sich mit Lichtgeschwindigkeit aus. Diese Wellen entstehen durch die wechselnden elektrischen und magnetischen Felder.

Ein weiterer starker Unterschied zwischen den beiden besteht darin, dass die Entfernung mechanisch zurückgelegt wird Wellen hängt von der Elastizität des Mediums ab. Im Gegensatz dazu hängen die Eigenschaften einer elektromagnetischen Welle von einwirkenden magnetischen und elektrischen Feldern ab.

Diese beiden Arten von Wellen unterscheiden sich auch in ihrer Geschwindigkeit. Eine mechanische Welle breitet sich viel langsamer aus als eine elektrische Welle, die sich so schnell wie Licht ausbreitet.

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Vergleichstabelle

Parameter des Vergleichs	Mechanische Wellen	Elektromagnetische Wellen
Medium	Kann nicht ohne Medium reisen	Kann ohne Medium reisen
Beeinflussende Faktoren	Elastizität und Trägheit	magnetische und elektrische Felder
Schnelligkeit	Reist mit der Geschwindigkeit des Mediums	Reist mit Lichtgeschwindigkeit
Typen	Quer und längs	Nur quer
Beispiele	Schallwellen, Oberflächenwellen	Mikrowellen, Funkwellen usw.

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Was ist mechanische Welle?

Definitionsgemäß sind mechanische Wellen Wellen, die aus schwingender Materie resultieren und deren Bewegung die Welle fortträgt.

Daher kann eine mechanische Welle Hafen Geschwindigkeit auf die Geschwindigkeit des Mediums begrenzt und kann sich nur in die Richtung bewegen, in der das Medium es trägt.

Eine mechanische Welle kann eine Longitudinal-, Transversal- oder Oberflächenwelle sein. Eine Longitudinalwelle entsteht, wenn die Teilchen des Mediums parallel zur Vorwärtsrichtung der Welle schwingen.

Eine Transversalwelle entsteht, wenn die Teilchen der Welle senkrecht zur Bewegungsrichtung schwingen, während eine Oberflächenwelle entsteht, wenn sich die Wellen an der Grenzfläche zweier Medien bewegen.

 

Was sind elektromagnetische Wellen?

Elektromagnetische Wellen sind das Ergebnis der Beschleunigung elektrisch geladener Teilchen, die wiederum andere Teilchen um sie herum beeinflussen.

Ein elektromagnetisches Feld entsteht durch wechselnde elektrische und magnetische Felder, deren Richtungen im 90-Grad-Winkel zueinander stehen.

Da elektromagnetische Strahlung aus keinen Teilchen besteht, sondern nur aus oszillierenden elektrischen und magnetischen Feldern, benötigt sie kein Medium zur Ausbreitung. Sie können also durch ein Vakuum reisen.

Mit anderen Worten, elektromagnetische Wellen bestehen aus Photonen, ungeladenen Teilchen, die sich mit Lichtgeschwindigkeit fortbewegen können. Diese Wellen verbreiten Energie, Impuls und eckig Impuls weg von der Quelle.  

Wenn sich diese Photonen von ihrer ursprünglichen Quelle entfernen, ist keine kontinuierliche Energiezufuhr mehr erforderlich, um sie in Bewegung zu halten und so das Fernfeld zu erzeugen.

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Hauptunterschiede zwischen Mechanische Welle und elektromagnetische Welle

1. Ein Beispiel für eine mechanische Welle ist eine Schallwelle. Im Gegensatz dazu sind Mikrowellen, Radiowellen, Infrarot-, Ultraviolettstrahlen, Röntgenstrahlen, sichtbares Licht und Gammastrahlen Beispiele für elektromagnetische Wellen.
2. Mechanische Wellen entstehen durch schwingende Materie, und ihre Bewegung trägt die Welle vorwärts. Im Gegensatz dazu sind elektromagnetische Wellen das Ergebnis der Beschleunigung elektrisch geladener Teilchen.

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Bibliographie

1. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adom.201900267
2. https://www.astm.org/DIGITAL_LIBRARY/JOURNALS/GEOTECH/PAGES/GTJ10999J.htm

Letzte Aktualisierung: 11. Juni 2023