Võnkumislaine

Võnkumislaine (võnklaine) on laine, mis tekib perioodilise võnangu tagajärjel ja mis levib läbi ruumi või keskkonna. Selline laine iseloomustub ajas oscillatsiooniga suurenemise ja ruumis levimisega. Harmoonilise võnkumislaine puhul kirjeldatakse iga punktis u(x,t) = A cos(kx − ωt + φ), kus A on amplituud, ω nurkfre, k laine number ja φ faas.

Mehaanilised võnkumislaineid tekitab näiteks venitatud keha või köide (nöör, traat) ning neid võib liigitada transversaalseteks, mille korral osakesed liiguvad risti leviku suunaga, ja longitudinalseteks, mille korral osakesed liiguvad paralleelselt leviku suunaga. Elektromagnetlained (valgus, raadiosignaalid) on elektr- ja magnetväljade võnkumislaineid ning võivad levida nii vaakumis kui ka ainetes.

Kiirus v sõltub keskkonnast: mehaaniliste laine puhul sõltub see materjali omadustest (pinge ja tihedus), näiteks nööri korral v = √(T/μ). Helilainete kiirus õhus on umbes 343 m/s 20 °C juures, elektromagnetlaine kiirus on c ehk valguse kiirus vaakumis. Seoseid kirjeldatakse lainepikkuse λ ja sageduse f suhtena λ = v/f. Võnkumislaineid saab kirjeldada superpositsiooni põhimõtte abil; kahe vastassuunas leviva laine koostamisel võib tekkida seisev laine.

Rakendused ja tähendus hõlmavad akustikat, ehitusinseneeringut, materjaliteadust, telekommunikatsiooni ja radiolainete valdkonda, samuti erinevate omaduste uuringut ja mõõtmist võnkumiste abil.