Überlagerung von Wellen

Wenn sich zwei Wellen überlagern muss man zwei prinzipiell unterschiedliche Situationen unterscheiden:

  1. Beide Wellen stehen in einer festen Phasenbeziehung zueinander. Das heißt insbesondere, dass beide Wellen mit der gleichen Frequenz schwingen. Man spricht dann von der kohärenten Überlagerung
  2. der Wellen.
  3. Beide Wellen haben keine feste Phasenbeziehung zueinander. Das ist meist dann der Fall, wenn beide Wellen von völlig unterschieldichen Signalquellen herrühren. In diesem Fall spricht man von der inkohärenten Überlagerung der WEllen.

Im folgenden werden die Effekte, die bei diesen beiden Arten der Überlagerung auftreten können, anhand von Animationen erläutert.

Kohärente Überlagerung von Wellen

In der unten dargestellten Animation sind zwei punktförmige Erreger dargestellt. Um diese Erreger breitet sich jeweils eine kreisförmige Welle aus. Beide Errger schwingen gleichphasig mit der gleichen Frequenz.

Nach einiger Zeit haben sich die Wellen beider Erreger vollständig überlagert. Man erkennt dann unterschiedliche Effekte:

  1. Zwischen den beiden Erregern laufen die beiden Wellen aufeinander zu, das heißt, sie breiten sich in entgegengesetzte Richtung aus. Hier bildet sich eine sogenannte stehende Welle aus.
  2. Im Außenbereich laufen die Wellen, die von beiden Erregern ausgehen, näherungsweise in die gleiche Richtung. Hier kann man beobachten, dass sich in bestimmten Richtungen die Wellen gegenseitig auslöschen, weil immer eine Wellenberg der einen Welle auf ein Wellental der anderen Welle trifft. Man spricht von destruktiver Interferenz.
  3. Daneben gibt es Richtungen in denen sich die Wellen gegenseitig verstärken, weil immer die Wellenberge beider Wellen gleichzeitig eintreffen. Man spricht dann von konstruktiver Interferenz

Inkohärente Überlagerung von Wellen

Von einer inkohärenten Überlagerung von Wellen spricht man, wenn die Wellen in keiner festen Phasenbeziehung stehen. Eine derartige Überlagerung ist in der folgenden Animation dargestellt.

Beide Erreger senden nun unabhängig voneinander jeweils ein unregelmäßiges Signal aus. In der Folge kommt es in keiner Richtung mehr zu einer ausgeprägten Verstärkung oder einer Auslöschung der Wellen. Eine inkohärente Überlagerung findet im Alltag häufig bei Schallquellen statt. So überlagern sich Geräusche von unterschiedlichen Geräuschquellen im Allgemeinen inkohärent.