Akustische Wellen

In einem Java-Applet der University of Colorado können eine Reihe hübscher virtueller Experimente durchgeführt werden.

Adresse: https://phet.colorado.edu/de/simulation/legacy/sound 

Hinweis: Die Simulation basiert auf Java und funktioniert nur am PC mit entsprechend installierter Software.

• Wenn Sie den Kartenreiter "Listen to a Single Source" gedrückt haben, können Sie sich den Ton, des Lautsprechers (Audio enabled; Speaker) anhören oder den Höreindruck eines Beobachters (Audio enabled; Listener) studieren. Der Abstand zwischen Lautsprecher und Beobachter kann mit der Maus variiert werden. Die Amplitude und die Frequenz der vom Lautsprecher ausgehenden Welle kann verändert werden (keine Abb.)
• Wenn Sie den Kartenreiter "Measure" (blau) drücken, gelangen Sie zu einer Anordnung wie sie im nebenstehenden Bild dargestellt ist. Sie gestattet die Messung der Schallgeschwindigkeit auf zwei Arten:
  • Man misst z.B. die Zeit, welche die Front der Welle benötigt, um z.B. die Strecke von 5,0 m zurückzulegen. In dem nebenstehenden Beispiel war die hierfür notwendige Zeit 0,0161 s. Hieraus gelangt man zu einer Schallgeschwindigkeit von ca. 3,1·10² m/s
  • Man misst die Wellenlänge der Schallwelle aus, indem man z.B. die Zahl der Wellenberge auf der Strecke von 5,0 m feststellt (hier etwa 8 Berge). Zusammen mit der eingestellten Frequenz (hier 500 Hz) kann man die Schallgeschwindigkeit c berechnen:

c = λ·f → c = 0,62·500 m/s = 3,1·10² m/s

• Wenn Sie den Kartenreiter "Two Source Interference" (blau) drücken, können Sie die Interferenz der Schallwellen zweier Lautsprecher beobachten.
• Variieren Sie die Frequenz der Quellen und prägen Sie sich die Änderungen in der Struktur des Interferenzwellenfeldes ein.
• Der Beobachter kann durch das Interferenzwellenfeld mit der Maus bewegt werden und dessen Höreindruck dargestellt werden (Audio enabled; Listener).

• Interferenz kann auch mit nur einem Lautsprecher erzeugt werden, wenn z.B. eine schallreflektierende Wand zur Verfügung steht.
• Variieren Sie den Winkel der Wand und die Frequenz der Schallwelle.
• Der Lautsprecher kann auf Dauerbetrieb (Continous) oder auf Impulsbetrieb (Pulse) eingestellt werden. Ein Impuls wird abgegeben, wenn die Taste "Fire Pulse" gedrückt wird.

• Wenn Sie den Kartenreiter "Listen with Varying Air Pressure" gedrückt haben, können Sie den Höreindruck des Beobachters darstellen, wenn der Luftdruck in dem Gefäß, in dem sich der Laufsprecher befindet, verändert wird. Wenn der Luftdruck Null ist (Vakuum), wird deutlich, dass die Schallwellwellen zur Ausbreitung - im Gegensatz zu den elektromagnetischen Wellen - ein Medium benötigen.