Bølgeteori

Bølgeteori er en bred beskrivelse av fenomener som utbredes som bølger i tid og rom. Bølger kan være mekaniske, som lydbølger i luft eller vann, eller elektromagnetiske, som lys og radiobølger. Hovedideen er at bølger består av svingninger i et medium eller i et felt og følger en bølgeligning. Gjennom prinsippet om superposisjon kan to eller flere bølger kombineres, noe som gir interferens og diffraksjon.

Historisk ble bølgeteorien særlig viktig i optikk. Den ble støttet av Huygens' prinsipp og av eksperimenter som Youngs dobbeltspalte som viste interferens, samt Fresnels arbeid med diffraksjon og polarisasjon. Med utviklingen av Maxwell'ske elektromagnetiske feltteori ble lys forstått som elektromagnetiske bølger, noe som ga en felles ramme for optikkens bidrag.

Matematisk beskrives bølger av bølgeligninger som definerer hvordan en bølge utvikler seg i tid og rom, avhengig av mediets egenskaper. Løsningene inkluderer plane bølger og diffraksjon rundt hindringer; prinsippet om superposisjon lar komplekse mønstre bygges fra enkelbølger, og Fourier-analyse brukes til å beskrive bølger med forskjellige frekvenser.

I moderne fysikk er forholdet mellom bølgeteori og kvantemekanikk sentralt. For lys fungerer bølgeteori som del av elektromagnetisk feltteori, samtidig som kvanteaspekter beskrives via fotoner og bølge–partikkel-dualitet. Bølgeteori er også grunnleggende i akustikk, geofysikk og andre områder der utbredelse av bølger observeres.