Mehaanilised vs elektromagnetlained
Mehaanilised lained lõpetavad elektromagnetlained on kahte tüüpi laineid, mida füüsikas käsitletakse. Mehaanilised lained on lained, mis on põhjustatud mehaanilistest mõjudest, näiteks vibratsioonist. Elektromagnetlained on võnkuvate elektri- ja magnetväljade poolt tekitatud lained. Need kahte tüüpi lained on väga olulised selliste väljade mõistmisel nagu elektromagnetism, lained ja vibratsioonid, optika, akustika ja paljud teised. Selles artiklis käsitleme mehaanilisi laineid ja elektromagnetlaineid, nende määratlusi, mehaaniliste lainete ja elektromagnetlainete rakendusi, nende kahe sarnasusi ning lõpuks erinevusi mehaaniliste lainete ja elektromagnetlainete vahel.
Elektromagnetlained
Elektromagnetlained, rohkem tuntud kui EM-lained, pakkus esmakordselt välja James Clerk Maxwell. Seda kinnitas hiljem ka Heinrich Hertz, kes produtseeris eduk alt esimese EM-laine. Maxwell tuletas elektri- ja magnetlainete lainekuju ning ennustas eduk alt nende lainete kiirust. Kuna see lainekiirus oli võrdne valguse kiiruse eksperimentaalse väärtusega, tegi Maxwell ka ettepaneku, et valgus on tegelikult EM-lainete vorm.
Elektromagnetlainetel on nii elektriväli kui ka magnetväli, mis võnguvad üksteisega risti ja laine levimise suunaga. Kõikidel elektromagnetlainetel on vaakumis sama kiirus. Elektromagnetlaine sagedus otsustas sellesse salvestatud energia. Hiljem näidati kvantmehaanika abil, et need lained on tegelikult lainete paketid. Selle paketi energia sõltub laine sagedusest. See avas lainevälja – aineosakeste duaalsus. Nüüd on näha, et elektromagnetkiirgust võib käsitleda kui laineid ja osakesi. Objekt, mis on asetatud absoluutsest nullist kõrgemale temperatuurile, kiirgab iga lainepikkusega EM-laineid. Energia, mille juures kiirgab maksimaalne arv footoneid, sõltub keha temperatuurist.
Mehaanilised lained
Mehaanilised lained on mehaaniliste protsesside poolt tekitatud lained. Mehaaniliste lainete näited on sellised lained nagu helilained, ookeanilained ja lööklained. Kõik mehaanilised lained vajavad levimiseks keskkonda. Mehaanilise laine energia sõltub laine amplituudist.
Mehaanilisel lainel on mitmeid omadusi. Kõige olulisemad neist omadustest on kiirus, amplituudi sagedus ja lainepikkus. Mis tahes mehaanilise laine puhul kehtib seos v=f λ; siin v on laine kiirus, f on sagedus ja λ on lainepikkus.
Mis vahe on mehaanilistel ja elektromagnetlainetel?
• Elektromagnetlained ei vaja levimiseks keskkonda, samas kui mehaanilistel lainetel peab olema levimiseks keskkond.
• Elektromagnetlainete energia on kvantiseeritud, kuid mehaaniliste lainete energia on pidev.
• Mehaaniliste lainete energia sõltub laine amplituudist, kuid elektromagnetlaine energia sõltub ainult sagedusest.
• Elektromagnetlained käituvad osakestega sarnaselt, kuid mehaanilised lained sellist käitumist ei näita.
