natuurkunde
Oppervlaktegolven - golfbak
Deze applet simuleert oppervlaktegolven in een golfbak. Je kunt breking, buiging, interferentie en allerlei andere golfverschijnselen onderzoeken.
Oppervlaktegolven
Als je een steentje op een glad wateroppervlak laat vallen ontstaat er vanuit het trefpunt een lopende golf. De golf is cirkelvormig omdat hij langs het
oppervlak alle kanten op gaat. Na korte tijd is de golf verdwenen.
Als je met een trilapparaatje boven een bak met water het wateroppervlak
blijvend in trilling brengt, verdwijnt de golf niet. Met zo'n golfbak kun
je oppervlaktegolven eenvoudig onderzoeken, en conclusies trekken die voor alle soorten golven gelden, ook voor geluids- en lichtgolven.
Deze applet simuleert een golfbak. Je kunt onder andere twee verschijnselen onderzoeken die typerend zijn voor golven:
buiging en
interferentie.
Buiging
Oppervlaktegolven op water, geluidsgolven, lichtgolven - alle soorten golven vertonen buiging.
Wat is buiging? Stel, een golf loopt tegen een barrière. Dan wordt de golf tegengehouden. Is er een kleine opening in de barrière, dan kan een
deel van de golf toch verder. Nu blijkt: als de opening klein genoeg is, dan gaat de golf achter de opening niet alleen rechtdoor, maar buigt hij alle kanten op.
Je treft het doorgelaten deel van de golf dus niet alleen in het verlengde van de opening aan, maar
overal achter de barrière.
'Klein genoeg' is: niet veel groter dan de golflengte van de golven.
Interferentie - buiklijnen en knooplijnen
Als twee golven elkaar overlappen ontstaat in het overlapgebied interferentie: de golven gaan samenwerken. Op sommige plaatsen versterken de golven elkaar tot een
extra heftige golf, op andere plaatsen verzwakken ze elkaar of doven ze elkaar zelfs uit.
Wat er in een punt van het overlapgebied precies gebeurt hangt af van het
afstandsverschil (Δs) in dat punt: hoeveel
golflengten
(λ) dat punt verder van de ene trillingsbron ligt dan van de andere.
- In punten waar het afstandsverschil een geheel aantal golflengten is, ontmoeten de twee golven elkaar steeds met dezelfde gereduceerde fase. Een
golftop ontmoet steeds een andere golftop, een golfdal steeds een ander golfdal. Dat geeft maxima: extra hoge toppen en extra diepe dalen. Je noemt dat
constructieve interferentie.
De maxima liggen op licht gekromde lijnen: buiklijnen.
- In punten waar het afstandsverschil een geheel aantal golflengten is min een halve, ontmoeten de twee golven elkaar steeds met gereduceerd faseverschil
½. Een golftop ontmoet steeds een golfdal. Die doven elkaar (bijna) uit. Dat noem je destructieve interferentie. Dat geeft minima, die ook
op licht gekromde lijnen liggen: knooplijnen.
De applet
Deze applet toont een golfbak. Je kijkt van boven op het wateroppervlak. Golftoppen zijn licht gekleurd, golfdalen donker.
De applet start met één trillingsbron, boven in het midden.
Rechts naast de golfbak kun je heel veel instellen.
- Door Stopped aan te vinken bevries je de animatie tijdelijk.
- Met Clear Waves begin je opnieuw.
- Je kunt alles verslepen.
- De 3-D View is erg mooi.
Onderzoek
Bekijk via
Example (rechtsboven) in elk geval:
- Verschillende golfvormen
- Cirkelgolf (Example: single source).
- Vlakke golf (Example: plane wave).
- Buiging
- Buiging aan een smalle opening (Example: single slit).
Voor een duidelijk beeld: sleep de wand met opening een stuk omlaag en kies met de slider rechts een wat kleinere frequentie.
- Buiging rond een obstakel (Example: obstacle).
Varieer de frequentie met de één na onderste slider.
- Interferentie
- Interferentie van 2 cirkelgolven (Example: two sources).
- Buiging en interferentie aan 2 smalle openingen (Example: double slit).
- Dopplereffect
- Example: Doppler Effect 1.
- Example: Sonic Boom.
- Breking, terugkaatsing, lenzen
- Breking (Example: Refraction).
- Totale terugkaatsing (Example: Internal Reflection).
- Bolle lenzen (Example: Planar Convex Lens en Example: Biconvex Lens).