Φυσική ΙΙΙ - Κυματική

”ΤΙ ΕΙΝΑΙ ΚΥΜΑ ;
Μια φήμη που ξεκινά από την Ουάσιγκτον φτάνει πολύ γρήγορα στη Νέα
Υόρκη, αν και κανένα από τα άτομα που πήρανε μέρος στη μετάδοσή της δεν πήγε
από τη μια πόλη στην άλλη.
Σε αυτή την περίπτωση έχουμε δυο εντελώς διαφορετικές κινήσεις : την
κίνηση του νέου που πηγαίνει από την Ουάσιγκτον στη Νέα Υόρκη και την κίνηση
των προσώπων που το διαδίδουν. Ο άνεμος που περνάει πάνω από έναν αγρό με
σιτάρι, δημιουργεί ένα κύμα που προχωρεί μέσα από ολόκληρο τον αγρό. Και εδώ
πρέπει να κάνουμε διάκριση ανάμεσα στην κίνηση του κύματος και στην κίνηση των
χωριστών σταχυών, που δεν κάνουν παρά μικρές ταλαντεύσεις.
Όλοι έχουμε δει κύματα που διαδίδονται σε κύκλους όλο και πιο πλατιούς,
όταν ρίχνουμε μια πέτρα μέσα σε μια λίμνη. Η κίνηση του κύματος είναι εντελώς
διαφορετική από την κίνηση των μορίων του νερού. Τα μόρια απλώς
ανεβοκατεβαίνουν. Η παρατηρούμενη κίνηση του κύματος είναι η κίνηση μιας
κατάστασης της ύλης, και όχι της ύλης αυτής κάθ’ εαυτής. Ένα κομμάτι φελλός που
πλέει πάνω στο κύμα το δείχνει καθαρά, γιατί ανεβοκατεβαίνει μιμούμενο την
πραγματική κίνηση του νερού, αντί να παρασύρεται από το κύμα.
…Αυτό που εδώ είναι ουσιαστικά νέο, είναι πως για πρώτη φορά
παρατηρούμε την κίνηση ενός κάτι που δεν είναι ύλη, αλλά ενέργεια που προχωρεί
μέσα από την ύλη.”
Albert Einstein – Leopold Infeld
Η Εξέλιξη των Ιδεών στη Φυσική


Η Κυματική αποτελεί ιδιαίτερο κλάδο της φυσικής που κύριο αντικείμενο
έρευνας και μελέτης έχει το φυσικό φαινόμενο της διάδοσης κυμάτων. Ο όρος
κύμα προέρχεται από το αρχαιοελληνικό ρήμα "κύω", που σημαίνει φουσκώνω
και χαρακτηρίζει τη διάδοση μιας διαταραχής. Η κυματική κίνηση είναι στενά
συνδεδεμένη με τις έννοιες της διαταραχής, της δόνησης, της ταλάντωσης και
συνεπώς τη μεταφορά ενέργειας υπό μορφή κύματος όπως αυτή εκδηλώνεται.
Η κυματική προσδιορίζει και εξετάζει όλα τα χαρακτηριστικά ενός κύματος
καθώς επίσης και τα είδη και τη συμπεριφορά αυτών. Οι δυο μεγάλες κατηγορίες
κυμάτων είναι τα μηχανικά κύματα (ήχος, σεισμοί, παλμοί χορδών κιθάρας,
κύματα θάλασσας κα.) που απαιτούν για τη διάδοσή τους την ύπαρξη κάποιου
υλικού μέσου και τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα (φως, ραδιοκύματα, μικροκύματα,
ακτίνες Χ, εκπομπές ραδιοφώνου-τηλεόρασης και ασύρματων τηλεπικοινωνιών
κα.) τα οποία μπορούν να διαδίδονται και στο κενό. Έτσι γίνεται αντιληπτό ότι η
κυματική αναπτύχθηκε ως μέρος της κλασικής φυσικής στους κλάδους της
μηχανικής, οπτικής και ηλεκτρομαγνητισμού.
Κύματα παρουσιάζονται σε όλους τους κλάδους των φυσικών επιστημών και η
έννοια του κύματος είναι ένας από τους πιο σημαντικούς και ενοποιητικούς
κρίκους που διατρέχει ολόκληρο τον ιστό των φυσικών επιστημών.
Αθήνα, Οκτώβριος 2018
Παναγιώτης Φ. Μοίρας