Laineprosessin

Laineprosessin käsite kuvaa aaltoilun kehittymistä ja leviämistä medioissa sekä fysikaalisissa järjestelmissä. Se kattaa aaltojen propagoinnin sekä energian ja informaation siirtymisen sekä aaltoihin liittyvät vuorovaikutukset rajapinnoissa ja medioiden ominaisuuksien mukaan. Laineprosessi voi olla mekaaninen (esimerkiksi ääniaallot ilmassa tai veden pinnalla), elektromagneettinen (valo ja radioaallot) tai kvanttimekaniikan aaltofunktion evoluutio.

Matemaattisesti laineprosessi mallintuu usein aalto-yhtälöillä. Yleinen esimerkki on aalto-yhtälö, jonka ratkaisut voivat olla yksittäisiä aaltoja tai niiden superpositioita. Dispersio ja rajatilamuutokset vaikuttavat aaltojen nopeuksiin ja muotoon erityisesti epälineaarisissa tai monimodaalisissa medioissa. Homogeenisessa mediassa aallot voivat olla pinta- tai sinimuotoisia, kun taas ei-homogeenisissa medioissa rajapintojen vuorovaikutukset voivat aiheuttaa heijastuksia, reflektointia ja hajontaa.

Erilaiset laineprosessit eroavat riippuen väliaineesta ja ilmiöstä. Tyypillisiä luokkia ovat mekaaniset aallot (ääni, maanjäristykset), elektromagneettiset aallot (valo, radiotaajuudet) sekä kvanttimekaniikan aaltofunktion evoluutio.

Analysoinnissa käytetään sekä aikadomainiin että taajuusnäkökulmiin liittyviä menetelmiä. Yleisimmät työkalut ovat Fourier-muunto, spektrianalyysi sekä numeeriset menetelmät kuten finite difference -menetelmät, finite element -menetelmät ja spektriset menetelmät; sähkömagneettisten ja akustisten mallien simuloinnissa käytetään usein FDTD-menetelmää.

Käyttökohteita ovat akustiikka ja äänisuunnittelu, optiikka ja telekommunikaatio, seismologia sekä ei-tuhoava testaus.