Lainete põhiteadus

Lained

Mis on laine?

Mõeldes sõnale „laine“, kujutame tavaliselt kedagi tere ütlemiseks kätt edasi-tagasi liigutamas või mõtleme lokkevee sein liikumine ookeanilt rannas kukkuma.

Füüsikas on laine häire, mis liigub läbi ruumi ja aine edasi energia ühest kohast teise. Lainete uurimisel on oluline meeles pidada, et need kannavad energiat, mitte asja.

Lained igapäevaelus

Igapäevaelus on meie ümber palju laineid. Heli on teatud tüüpi laine, mis liigub läbi aine ja seejärel vibreerib meie kuulmekile, et saaksime kuulda. Valgus on eriline laine, mis koosneb footonitest. Võite visata kivi tiiki ja näha, kuidas vees tekivad lained. Toidu küpsetamiseks kasutame laineid (mikrolaineahjusid) isegi väga kiiresti.

Lainete tüübid

Lained võib nende omaduste järgi jagada erinevatesse kategooriatesse. Allpool kirjeldame mõningaid erinevaid termineid, mida teadlased lainete kirjeldamiseks kasutavad.

Mehaanilised lained ja elektromagnetlained

Kõiki laineid võib liigitada kas mehaanilisteks või elektromagnetilisteks.

Mehaanilised lained on keskkonda vajavad lained. See tähendab, et neil peab olema mingisugune aine, mille kaudu reisida. Need lained liiguvad siis, kui keskkonnas olevad molekulid põrkuvad omavahel energiat edasi andes. Üks mehaanilise laine näide on heli. Heli võib liikuda läbi õhu, vee või tahkete ainete, kuid see ei saa liikuda läbi vaakumi. Ta vajab reisimiseks abiks meediumit. Teiste näidete hulka kuuluvad veelained, seismilised lained ja allikat läbivad lained.

Elektromagnetlained on lained, mis võivad liikuda läbi vaakumi (tühja ruumi). Nad ei vaja meediumit ega ainet. Nad liiguvad läbi elektriliste ja magnetväljade, mis tekivad laetud osakestega. Elektromagnetlainete näideteks on valgus, mikrolained, raadiolained ja röntgenikiired.

Ristlained ja pikilained

Teine viis laine kirjeldamiseks on suund, mille järgi selle häire liigub.

Ristlained on lained, kus häire liigub risti laine suunaga. Võite mõelda lainest, mis liigub vasakult paremale, samal ajal kui häire liigub üles ja alla. Ristlaine üks näide on veelaine, kus vesi liigub ookeani läbides üles ja alla. Teiste näidete hulka kuuluvad võnkuv string ja fännide laine staadionil (inimesed liiguvad üles ja alla, samal ajal kui laine staadionil ringi liigub).

Pikilained on lained, kus häire liigub lainega samas suunas. Selle üheks näiteks on laine, mis liigub läbi väljaveninud lohaka või vedru. Kui surute ühe osa libedast kokku ja lasete lahti, liigub laine vasakult paremale. Samal ajal liigub häire (mis on liikuvate vedrude mähised) ka vasakult paremale. Teine klassikaline pikilainete näide on heli. Kui helilained levivad läbi keskkonna, siis molekulid põrkuvad üksteisega heli liikumise suunas.


Ülaltoodud pildil on ülemine laine ristisuunas
ja alumine laine on pikisuunaline.
Huvitavaid fakte lainetest
  • Lainet ookeanis tekitab enamasti üle ookeani pinna liikuv tuul.
  • „Keskkond“ on aine või materjal, mis kannab mehaanilist lainet.
  • Üks olulisemaid asju, mida lainete puhul meeles pidada, on see, et need transpordivad energiat, mitte asja. See eristab neid teistest füüsika nähtustest.
  • Paljusid laineid, näiteks mikrolaineahjusid ja raadiolaineid, ei saa näha.
  • Kõigi seni registreeritud kõrgeim ookeanilaine oli 1720 jalga pikk ja leidis aset Alaskal Lituya lahes.