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Liebe Community,

ich stehe bei folgender Aufgabe komplett an:

Betrachten Sie die Überlagerung einer Welle in + x-Richtung mit einer Welle gleicher Amplitude in - x-Richtung, die Sie in der Form \(ψ_s = f(x)e^{-iωt}\) schreiben können. Geben Sie die ortsabhängige Funktion f(x) an.

Beste Grüße im Voraus

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Aloha :)

Eine Welle hat eine Amplitude \(A\), eine Phase \(\varphi\), eine von der Schwingungsdauer \(T\) abhängige Frequenz \(\omega:=\frac{2\pi}{T}\) und eine von der Wellenlänge \(\lambda\) abhängige Wellenzahl \(k:=\frac{2\pi}{\lambda}\). Alle diese Größen zusammengebaut geben als Welle:$$\Psi=Ae^{i\varphi}e^{ikx}e^{i\omega t}=Ae^{i(kx+\omega t+\varphi)}$$Jetzt soll eine entgegengesetzt laufende Welle mit gleicher Amplitude dazu addiert werden. Zur Unterscheidung schreiben wir die Indizes \(1\) und \(2\) an die beiden Wellen:$$\Psi_s=\Psi_1+\Psi_2=A_1e^{i\varphi_1}e^{ik_1x}e^{i\omega_1 t}+A_2e^{i\varphi_2}e^{-ik_2x}e^{i\omega_2 t}$$

Tja, und da stehen wir nun. Viel kann man hier nicht zusammenfassen, wenn nur die Amplituden gleich sind. Nehmen wir jedoch mal an, es wären auch die Wellenzahlen \(k_1=k_2\), die Frequenzen \(\omega_1=\omega_2\) und die Phasen \(\varphi_1=\varphi_2\) gleich. In diesem Fall wäre die Überlagerung:

$$\Psi_s=Ae^{i\varphi}e^{i\omega t}\left(e^{ikx}-e^{-ikx}\right)=2iA\sin(kx)e^{i\varphi}e^{i\omega t}$$

Schau mal bitte, welche Parameter bei der Aufgabenstellung alle gleich sind, denn davon hängt die Funktion \(f(x)\) ab, die du als Lösung angeben sollst.

Avatar von 148 k 🚀

Vielen, vielen Dank!

Die von mir eingestellte Aufgabe war eine von fünf Teilaufgaben, die notwendigen Parameter ergeben sich aus anderen Teilaufgaben, die wir mittlerweile lösen konnten. Dank deiner Hilfe kommen wir für f(x) auf die Lösung \(f(x)= 2Ψ_0 cos(kx)\)

Nochmals Danke für die rasche Hilfe!

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