Fourier: Δημιουργία Κυμάτων

Περιεχόμενο

• Κύματα
• Ημίτονα
• Συνημίτονα

Description

Μάθετε πως να δημιουργείτε κύματα όλων των σχημάτων προσθέτοντας ημίτονα και συνημίτονα. Φτιάξτε κύματα στο χώρο και στο χρόνο και μετρήστε το μήκος κύματος τους και την περίοδό τους. Δείτε πως μεταβάλλοντας το πλάτος διαφορετικών αρμονικών μεταβάλλεται το κύμα. Συγκρίνετε διαφορετικές μαθηματικές εκφράσεις για το κύμα σας.

Δείγμα μαθησιακών στόχων

• Εξηγήστε ποιοτικά πως τα ημίτονα και συνημίτονα προστίθενται για να δημιουργήσουν τυχαίες περιοδικές συναρτήσεις.
• Αναγνωρίστε πως κάθε όρος Fourier επιδρά σε ένα ημιτονοειδές κύμα με διαφορετικό μήκος κύματος και περίοδο.
• Mentally map simple functions between Fourier space and real space.
• Περιγράψτε τους ήχους με όρους ημιτονικών κυμάτων.
• Περιγράψτε τη διαφορά ανάμεσα στα κύματα στο χώρο και σε εκείνα στο χρόνο.
• Αναγνωρίστε ότι το μήκος κύματος και η περίοδος δεν αντιστοιχεί σε συγκεκριμένα σημεία στο γράφημα αλλά αντιστοιχούν στην απόσταση/χρονική διάρκεια ανάμεσα σε δύο διαδοχικές κυλάδες, όρη ή οποιαδήποτε άλλα αντίστοιχα σημεία.
• Εξοικοιωθείτε με διάφορους μαθηματικούς συμβολισμούς για να γράφετε τους μετασχηματισμούς Fourier και συσχετίστε τα μαθηματικά με μια ποιοτική εικόνα των κυματομορφών.
• Προσδιορίστε ποιο τμήμα της γραφικής παράστασης περιγράφεται με κάθε άν από τα σύμβολα λ, T, k, ω και n.
• Αντιληφθείτε ότι τα λ lambda & T and k & ωμέγα είναι ανάλογα αλλά όχι τα ίδια.
• Μεταφράστε μια εξίσωση γραμμένη σαν άθροισμα σε εκτεταμένη μορφή. Αναγνωρίστε ότι το πλάτος του κυματοπακέτου στο χώρο των θέσεων είναι αντίστροφο με το πλάτος του κυματοπακέτου στο χώρο Fourier. Εξηγήστε πως η αρχή Απροσδιοριστίας του Χάϊζεμπεργκ προκύπτει από τις ιδιότητες των κυμάτων.
• Αναγνωρίστε πως η απόσταση ανάμεσα στις συνιστώσες Fourier είναι αντίστροφη με την απόσταση ανάμεσα στα κυματοπακέτα και ότι μια συνεχής κατανομή συντελεστών Fourier οδηγεί σε ένα μοναδικό κυματοπακέτο.