Eine Schallwelle ist eine Art Energiewelle, die entsteht, wenn ein Objekt vibriert. Diese Vibration bewirkt, dass sich die Luftteilchen hin und her bewegen und eine Druckwelle erzeugen, die sich durch ein Medium wie Luft oder Wasser ausbreitet. Die Ausbreitung der Schallwelle kann in Form von Schall beobachtet werden.
Schallwellen breiten sich in einer Längswellenbewegung aus, d. h. die Teilchen des Mediums schwingen in der gleichen Richtung, in der sich die Welle ausbreitet. Die Luftmoleküle übertragen Energie von einem Teilchen auf das nächste, wodurch eine Kettenreaktion von Schwingungen entsteht, die sich von der Quelle weg ausbreiten. Die Geschwindigkeit von Schallwellen in der Luft beträgt etwa 343 m/s.
Die Frequenz einer Schallwelle wird in Hertz (Hz) gemessen. Sie ist definiert als die Anzahl der vollständigen Schwingungen einer Welle pro Sekunde. Die Frequenz einer Schallwelle bestimmt ihre Tonhöhe, wobei höhere Frequenzen höhere Töne und niedrigere Frequenzen niedrigere Töne erzeugen.
Die Amplitude einer Schallwelle ist die maximale Verschiebung der Teilchen des Mediums aus ihrer Ruhelage. Sie wird in Dezibel (dB) gemessen und steht in direktem Zusammenhang mit der Intensität des Schalls. Je höher die Amplitude, desto lauter ist der Schall.
Schallwellen können reflektiert und gebrochen werden, wenn sie auf ein Hindernis treffen. Die Reflexion tritt auf, wenn die Welle an einem Hindernis abprallt, während die Brechung auftritt, wenn die Welle beim Durchgang durch das Hindernis gekrümmt wird.
Interferenz ist das Phänomen, dass sich zwei oder mehr Schallwellen zu einer resultierenden Welle verbinden. Diese resultierende Welle kann entweder konstruktiv oder destruktiv sein, abhängig von der relativen Phase der Wellen.
Der Doppler-Effekt tritt auf, wenn sich eine Schallquelle relativ zum Beobachter bewegt. Wenn sich die Quelle auf den Beobachter zubewegt, erhöht sich die Frequenz der Welle, und wenn sie sich von ihm wegbewegt, verringert sich die Frequenz.
Schallwellen werden für eine Vielzahl von Anwendungen genutzt. Sie werden in der medizinischen Bildgebung, z. B. Ultraschall, und in der Kommunikation, z. B. in Sonar- und Radarsystemen, eingesetzt. Sie werden auch in der Akustik und Seismologie zur Erforschung des Erdinneren eingesetzt.
Es gibt viele Bezeichnungen für Schall, aber einige der gängigsten sind Frequenz, Amplitude und Wellenform. Die Frequenz gibt an, wie oft sich eine Schallwelle pro Sekunde wiederholt, und wird in Hertz gemessen. Die Amplitude ist die Lautstärke eines Tons und wird in Dezibel gemessen. Die Wellenform ist die Form einer Schallwelle und kann entweder eine Sinuswelle, eine Rechteckwelle oder eine Sägezahnwelle sein.
Die Tonfrequenz wird als Tonhöhe bezeichnet.
Drei weitere Bezeichnungen für eine Schallwelle sind: 1) Kompressionswelle 2) Longitudinalwelle 3) Schalldruckwelle
Schallwellen sind Longitudinalwellen, die sich mit Schallgeschwindigkeit durch die Luft (oder ein anderes Medium) ausbreiten. Sie werden durch vibrierende Objekte verursacht, die in der Luft Kompression und Rarefaktion erzeugen. Diese Verdichtungen und Verdünnungen versetzen die Luftmoleküle in Schwingung, wodurch der Schall entsteht, den wir hören.
Die Bestandteile von Schallwellen werden als Amplitude, Frequenz und Wellenform bezeichnet.