Wave Lab Waves · Fields · Radiation
Interactive Physics & Engineering Lab

Von der Schwingung zum Feld.

Wave Lab verbindet Schwingungen, Wellen, Akustik, Optik, elektromagnetische Felder und Strahlung in einem gemeinsamen dynamischen Systemmodell.

ψ(x,t) = A cos(kx − ωt + φ)
Core erkunden Systemmodell
10
Core-Module
3
Domänenebenen
1
gemeinsamer Wellenkern
Wave Lab Systemvisualisierung Mehrere gekoppelte Sinuswellen, Feldvektoren und Knoten zeigen Ausbreitung und Systemkopplung. OSCILLATION PROPAGATION FIELD ENERGY · PHASE · INFORMATION
Systemmodell

Ein gemeinsamer Kern, mehrere physikalische Domänen.

Wave Lab betrachtet nicht einzelne Phänomene isoliert. Der gemeinsame Nenner ist ein rückgekoppeltes, räumlich gekoppeltes dynamisches System.

01Schwingunglokaler Zustand
02Welleräumliche Kopplung
03ModenRandbedingungen
04Feldverteilte Dynamik
05MessungObservable
A

Dynamisches System

Zustände, Kopplungen, Randbedingungen, Energieflüsse und Dissipation werden explizit modelliert.

B

Interaktive Modelle

Regler verändern reale Modellparameter; Visualisierungen zeigen direkte kausale Folgen statt bloßer Animation.

C

Cross-Lab-Netz

Resonanz, Transport, Dämpfung und Messung verbinden Wave Lab mit Automotive Lab und Meteo Lab.

Core v1

Zehn Module vom Oszillator bis zur Strahlung.

M01–M04 bilden den universellen Wellenkern. M05–M10 spezialisieren ihn für Akustik, Optik, elektromagnetische Felder und Materiewechselwirkung.

M01Core

Oscillations

Harmonischer Oszillator, Dämpfung, Anregung, Resonanz und gekoppelte Systeme.

mẍ + cẋ + kx = F(t)
M02Core

Wave Fundamentals

Wellengleichung, Phase, Wellenzahl, Gruppen- und Phasengeschwindigkeit, Dispersion.

∂²ψ/∂t² = c²∇²ψ
M03Core

Superposition & Modes

Interferenz, stehende Wellen, Eigenmoden, Schwebung und Resonatoren.

ψ = Σ ψᵢ
M04Core

Boundaries & Media

Reflexion, Transmission, Impedanz, Brechung, Grenzflächen und verlustbehaftete Medien.

R + T = 1
M05Domain

Acoustics

Druckwellen, Schalldruck, Intensität, dB, Resonatoren, Raumakustik und Doppler.

I = p² / (ρc)
M06Domain

Optics

Wellenfronten, Brechung, Interferenz, Beugung, Polarisation und geometrische Näherung.

n₁ sinθ₁ = n₂ sinθ₂
M07Field

Electromagnetic Fields

Elektrische und magnetische Felder, Maxwell-Gleichungen, Polarisation und Energiefluss.

c = 1 / √(μ₀ε₀)
M08Field

EM Propagation

Ausbreitung in Materie, Verluste, Fresnel-Verhalten, Wellenleiter und Nah-/Fernfeld.

S = E × H
M09Radiation

Radiation & Matter

Schwarzkörper, Photonen, Emission, Absorption, Photoeffekt, Streuung und Energiebilanz.

E = hν
M10Radiation

Ionizing Radiation

Zerfall, α/β/γ, Neutronen, Abschwächung, Abschirmung, Detektion und Statistik.

N(t) = N₀e⁻λᵗ
Methodik

Theorie → Modell → Simulation → Messung.

Jedes Kapitel folgt derselben Kette. Der Übergang zwischen mathematischer Abstraktion und beobachtbarer Physik bleibt explizit.

01

Phenomenon

Beobachtbares physikalisches Verhalten und Fragestellung.

02

Model

Zustände, Parameter, Annahmen und Gültigkeitsbereich.

03

Simulation

Interaktive Variation der Modellparameter mit synchronen Ausgaben.

04

Measurement

Observable Größen, Sensorik und Vergleich zwischen Modell und Realität.

Ausbaustufen

Core zuerst. Spezialisierung danach.

Nach Core v1 verzweigt Wave Lab in spezialisierte Pfade, ohne den gemeinsamen Modellkern aufzugeben.

Signal & Information Advanced Acoustics / NVH RF & Antennas Quantum Waves Geophysical Waves