Techniklexikon

Oberflächenwelle

StrömungsmechanikSchwingungen und Wellen, 1) Grenzflächenwelle, Wellentyp, der in der Grenzfläche zwischen zwei nicht festen Medien (etwa Wasser und Luft) entstehen kann. Bei der Oberflächenwelle vollziehen die einzelnen Teilchen nahezu Kreisbewegungen. Daraus resultiert eine nicht-sinusförmige Wellenform mit flachen Wellentälern und spitzen Wellenbergen. Da die rücktreibende Kraft bei einer Auslenkung eines Grenzflächenstücks zum einen die Schwerkraft und zum anderen die Oberflächenspannung ist, werden dementsprechend Schwerewellen und Kapillarwellen unterschieden. Oberflächenwellen können jedoch auch an der Oberfläche fester Körper auftreten, beispielsweise als an der Erdoberfläche laufende Erdbebenwellen (seismische Welle).

2) ebene elektromagnetische Welle, die sich längs der Grenzfläche zweier verschiedener Medien ausbreitet, z.B. Bodenwellen oder Wellen längs eines dünnen Drahtes. Theoretische Untersuchungen auf diesem Gebiet wurden u.a. von A. Sommerfeld durchgeführt.

Die sich auf dünnen Drähten ausbreitenden Wellen sind vom E-Typ. Das elektrische Feld steht im wesentlichen senkrecht (radial) auf dem Draht und hat nur eine kleine axiale Komponente. Die Energie ist in einem Schlauch konzentriert, der durch den Grenzradius bestimmt wird. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit ist nur wenig von der Lichtgeschwindigkeit verschieden und die Dämpfung gering. Für die technische Anwendung wichtiger als der blanke Draht ist der mit einer dünnen Isolierschicht umgebene metallische Draht. Dadurch verkleinert sich der Grenzradius und damit die Feldausdehnung sehr stark, womit man eine erhebliche Herabsetzung der Störungen von und nach aussen erreicht. Derartige Leitungen sind als Goubau-Leitungen bekannt geworden, deren Leitungsverluste sehr gering sind, bei Regen und Vereisung jedoch stark ansteigen.

Lässt man beim metallischen Draht mit Isolierschicht den Draht weg, so entsteht der dielektrische Hohlleiter, der ebenfalls die Eigenschaft hat, das elektromagnetische Feld in axialer Richtung fortzuleiten.

Oberflächenwellen: An der Oberfläche einer Flüssigkeit führen die Flüssigkeitsteilchen ein ortsfeste Kreisbewegung aus. Die Wellenberge und -täler laufen mit der Geschwindigkeit c nach links weg (l: Wellenlänge).