Sine Wave vs Square Wave
Lained on väga oluline nähtus, millest füüsikas räägitakse. Siinuslained ja ruutlained on kahte tüüpi laineid, mis on paljudes valdkondades väga olulised. Siinuslained on olulised sellistes väljades nagu elektromagnetika, lained ja vibratsioonid, signaali modulatsioon ja mitmed teised väljad. Ruutlaine on väga oluline arvutites ja muudes digiseadmetes, andmete esituses, andmesides ja paljudes muudes valdkondades. Selles artiklis käsitleme siinuslaineid ja ruutlaineid, nende tekkimist, siinuslainete ja ruutlainete määratlusi, nende sarnasusi ja lõpuks siinus- ja ruutlainete erinevust.
Siinuslained
Siinuslaine mõiste mõistmiseks tuleb kõigepe alt mõista mehaanilise laine mõistet. Mehaanilise laine põhjustab igasugune turbulents keskkonnas. Lihtsad näited mehaaniliste lainete kohta on heli, maavärinad, ookeanilained.
Laine on energia levimise meetod. Turbulentsis tekkiv energia levib lainete abil. Siinuslaine ehk siinuslaine on laine, mis võngub vastav alt võrrandile y=A sin (ωt – kx). See tähendab, et antud ajahetkel laine poolt mõjutatud osakeste hetktõmmis kuvab siinuse funktsiooni käitumist.
Kui laine levib läbi ruumi, levib ka selle kantav energia. See energia paneb teel olevad osakesed võnkuma. Seda võib tõlgendada ka vastupidi, kuna energia levib osakeste võnkumise kaudu. Progresseeruvaid laineid on kahte tüüpi. Nimelt pikilained ja põiklained.
Pikalaines on osakeste võnkumine paralleelne levimissuunaga. See ei tähenda, et osakesed liiguvad koos lainega. Osakesed võnguvad ainult ruumis fikseeritud tasakaalupunkti ümber. Ristlainetes toimub osakeste võnkumine levimissuunaga risti. Helilained koosnevad ainult pikisuunalistest lainetest, nööril olevad lained on risti. Ookeanilained on ristlainete ja pikilainete kombinatsioon.
Square Waves
Ruutlained on arvutites ja muudes digitaalseadmetes väga olulised. Ruutlainet võib pidada loogikafunktsiooniks. Kuna ruutlainel on ainult kaks olekut, on see ideaalne digitaalfunktsiooni jaoks. Otse ruutlainet on aga väga raske või võimatu luua. Siinuslainete seeria kattuvad, et luua nelinurkne laine. Seda nimetatakse Fourier' teisenduseks. Täiuslikku ruutlainet on aga võimatu luua, kuna selleks on vaja lõputult palju siinuslaineid.
Mis vahe on siinus- ja ruutlainetel?
• Siinuslained tekivad looduses ja neid saab hõlpsasti käsitsi reprodutseerida. Ruutlaineid ei teki loomulikult ja see nõuab siinuslainete komplekti kattumist.
• Täiuslikku siinuslainet on võimalik teha, aga täiuslikku ruutlainet on võimatu.
