Embedded Files
SIMULATIE (DEMO)
Met de simulatie Ripple Tank van Paul Falstad kan je het gedrag van golven uitstekend simuleren.
Deze applicatie simuleert (oppervlakte)golven in water.
Reflectie, absorptie & transmissie
Reflectie, absorptie & transmissie
EXPERIMENT
We brengen een golf in het golfapparaat. Wat doet de golf als die aan het uiteinde van het apparaat is gekomen?
ANTWOORD
We merken dat de golf terugkaatst.
EXPERIMENT
We maken een herkenbaar geluid en luisteren naar dat geluid ...
tegenover een vlakke muur.
tegenover een muur waarop zacht materiaal zit.
achter een gesloten deur.
Wat merk je allemaal op?
We merken de volgende zaken.
Het geluid reflecteert sterk op de vlakke muur. Het geluid reflecteert minder sterk op de "zachte" muur.
Het geluid is hoorbaar achter de deur, maar het is daar minder sterk.
Golven weerkaatsen op de scheiding tussen twee stoffen. Soms is die weerkaatsing bijna volledig. In andere gevallen is er bijna geen weerkaatsing en gaat de golf makkelijk over in het andere medium. Soms wordt de energie in de golf bijna volledig geabsorbeerd door het oppervlak waar de golf tegenaan botst.
GOLFGEDRAG - REFLECTIE, ABSORPTIE & TRANSMISSIE
Golven vertonen REFLECTIE. Ze kaatsen terug als ze een overgang tegenkomen naar een ander materiaal.
Golven vertonen ABSORPTIE. De energie van een golf kan worden opgenomen door een materiaal, waardoor de golf minder sterk (= kleinere amplitude) wordt.
Golven vertonen TRANSMISSIE. Golven kunnen worden doorgegeven doorheen een barrière.
In bad merk je hoe watergolven terugkeren nadat ze tegen de rand botsen.
Dit materiaal is uitstekende geluidsisolatie. Het absorbeert goed de energie in de geluidsgolven. De vorm zorgt voor minimale reflectie naar buiten toe.
Schepen, dolfijnen, vleermuizen ... gebruiken de weerkaatsing van geluidsgolven om objecten in hun omgeving te detecteren. Dat heet sonar.
Een ECHOGRAFIE werkt met reflectie van geluid. Een transducer stuurt geluidstrillingen met een frequentie van enkele megahertz in je lichaam en vangt het weerkaatste geluid ook weer op. Op basis van deze gegevens kan een computer dan een beeld samenstellen van de weefsels waardoor het geluid is gepasseerd.
Breking (= refractie)
Breking (= refractie)
Wanneer een golf van het ene medium overgaat in het andere, kan breking optreden. De richting waarin de golf beweegt verandert. Dat zien wij bijvoorbeeld als een vervorming van een lichtbeeld maar ook bij golven in de zee.
Als je in een tank met water 2 verschillende dieptes hebt, dan merk je dat de golven in het water van richting gaan veranderen.
Je merkt ook dat golven in zee zich evenwijdig aan de kustlijn gaan draaien. Ook hier is dat omdat de diepte van het water kleiner wordt en de golf daardoor vertraagt.
De reden waarom golven van richting veranderen, is dat de golfsnelheid niet in elke stof even groot is. Dit kan je goed vergelijken met de beweging van een gemotoriseerde grasmaaier. Die verandert van richting als die vanop een glad wegdek het gras oprijdt of omgekeerd.
Op het gras ondervindt de grasmachine meer weerstand en daar is de snelheid kleiner dan op het gladde wegdek.
In deze figuur rijdt de machine van het gras op het gladde wegdek. Het rechter voorwiel komt eerst op de gladde weg en zal daar sneller gaan dan het linker voorwiel. De machine gaat daardoor draaien "van de normaal weg".
Op het gras ondervindt de grasmachine meer weerstand en daar is de snelheid kleiner dan op het gladde wegdek.
In deze figuur rijdt de machine van het gladde wegdek op het gras. Het rechter voorwiel komt eerst op het gras en zal daar minder snel gaan dan het linker voorwiel. De machine gaat daardoor draaien "naar de normaal toe".
GOLFGEDRAG - BREKING
Golven vertonen BREKING (= REFRACTIE). De richting waarin de golf beweegt, verandert als die van het ene medium in het andere overgaat. Dat gebeurt als de golfsnelheid in de twee stoffen verschillend is.
OEFENING
Bewijs dat de golflengte van een golf verandert als die overgaat van een medium met golfsnelheid v1 in een medium met golfsnelheid v2.
OPLOSSING
Bij de overgang van medium verandert de frequentie (f) van de trilling niet!
v1 = λ1∙f ⇔ f = v1 / λ1
v2 = λ2∙f ⇔ f = v2 / λ2
Daaruit volgt:
v1 / λ1 = v2 / λ2
of
Als een golf overgaat van een medium met golfsnelheid v1 in een medium met golfsnelheid v2 , dan verandert ook de golflengte. De golflengte varandert dan volgens deze relatie:
Wanneer breking optreedt is er ook een eenvoudige relatie tussen de hoek waaronder de golf invalt op de scheiding tussen twee stoffen (θ1) en de hoek waaronder de golf verder gaat (θ2).
De wiskundige afleiding van deze relatie vind je
in het document. →
DE BREKINGSWET
Als een golf overgaat van een medium met golfsnelheid v1 in een medium met golfsnelheid v2 , dan verandert de richting waarin de golf verdergaat volgens deze relatie:
met hierin:
de golfsnelheid in het eerste medium, v1
de golfsnelheid in het tweede medium, v2
de invalshoek, gemeten t.o.v. de normaal, θ1
de brekingshoek, gemeten t.o.v. de normaal, θ2
OEFENING
Een golf bereikt de grens tussen twee tussenstoffen onder een hoek van 37° t.o.v. de normaal. De golfsnelheid in het tweede medium is 76% van de golfsnelheid in het eerste medium.
BEREKEN onder welke hoek de golf verdergaat in het tweede medium en maak een SCHETS van de situatie.
ANTWOORD
OEFENING
Een golf bereikt de grens tussen twee tussenstoffen onder een hoek van 37° t.o.v. de normaal. De golfsnelheid in het tweede medium is 1,45 keer groter dan de golfsnelheid in het eerste medium.
BEREKEN onder welke hoek de golf verdergaat in het tweede medium en maak een SCHETS van de situatie.
ANTWOORD
Buiging (= diffractie)
Buiging (= diffractie)
EXPERIMENT
We maken een herkenbaar geluid en luisteren naar dat geluid ...
in het deurgat bij een open deur.
achter de hoek bij een open deur.
achter de hoek bij een deur die 10 cm open staat.
achter de hoek bij een muur.
Wat merk je op?
ANTWOORD
We merken de volgende zaken.
Alhoewel het geluid nauwelijks dóór de muur kan, is het steeds hoorbaar achter de hoek. Het is beter hoorbaar achter de hoek als het geluid doorheen een opening kan die van de grootte-orde is van de golflengte van dat geluid.
GOLFGEDRAG - BUIGING
Golven vertonen BUIGING (= DIFFRACTIE). De golf is waarneembaar achter de hoek van een obstakel waar de golf niet doorheen kan.
Diffractie van golven nemen wij waar als “om het hoekje buigen”. We zien diffractie optreden bij natuurlijk barrières in water, we horen geluid achter een hoek, we zien zelfs licht afbuigen achter een opening. Diffractie valt vooral op als de grootte van de opening waardoor de golf passeert niet te veel verschilt van de golflengte van de golf.
Hier komen de golven min of meer evenwijdig aan de kustlijn aan. Nadat ze door de opening passeren, zie je buiging van golven. Het lijkt alsof de opening in de kustlijn de bron is van een golf die cirkelvormig uitbreidt.
Interferentie
Interferentie
Wanneer in 1 medium 2 of meer golven voorkomen, gaan die golven elk hun trilling doorgeven. Op elke plaats in het medium heb je dus het effect van meer dan 1 golf. Dat noemen we interferentie van golven.
Je krijgt dan een typisch golfpatroon: het interferentiepatroon.
Onder welbapaalde omstandigheden kunnen golven elkaar versterken. Dat noemen we CONSTRUCTIEVE INTERFERENTIE.
Onder welbapaalde omstandigheden kunnen golven elkaar uitdoven. Dat noemen we DESTRUCTIEVE INTERFERENTIE.
GOLFGEDRAG - INTERFERENTIE
Golven vertonen INTERFERENTIE. Als er meerdere golven doorheen een medium reizen, dan gaan de deeltjes van dat medium trillen op de maat van al die golven tegelijk.
Als golven elkaar versterken, spreken we van CONSTRUCTIEVE INTERFERENTIE.
Als golven elkaar uitdoven, spreken we van DESTRUCTIEVE INTERFERENTIE.
De typische patronen die we zien als golven interfereren, noemen we INTERFERENTIEPATRONEN.
OPDRACHT
Gebruik deze Desmos-app. Kies een snelheid (v) van het medium en stel de parameters van de 2 golven zodanig in dat je ...
constructieve interferentie krijgt.
destructieve interferentie krijgt.
Gebruik de play-button om de golf te laten lopen.
EXTRA OEFENINGEN
EXTRA OEFENINGEN
... VIND JE IN JE WERKBOEK.
Page updated
Report abuse