Longitudinális hullám
Longitudinális hullám, olyan periodikus zavarásból vagy rezgésből álló hullám, amely a hullám előrehaladásával azonos irányban zajlik. Egy tekercselt rugó, amelyet egyik végén összenyomnak, majd elengednek, a hosszán végighaladó összenyomódási hullámot tapasztal, amelyet nyújtás követ; a rugó bármely tekercsének egy pontja a hullámmal együtt mozog, és ugyanazon az úton tér vissza, áthalad a semleges helyzeten, majd ismét megfordítja a mozgását. A levegőben mozgó hang szintén összenyomja és ritkítja a gázt a hanghullám terjedési irányában, miközben oda-vissza rezegnek. A P (elsődleges) szeizmikus hullámok szintén longitudinálisak. A longitudinális hullámban az anyag minden egyes részecskéje a normál nyugalmi helyzete körül és a terjedési tengely mentén rezeg, és a hullámmozgásban részt vevő valamennyi részecske ugyanúgy viselkedik, azzal a különbséggel, hogy a rezgés fázisa (q.v.) fokozatosan változik – azaz minden részecske egy későbbi időpontban fejezi be a reakcióciklusát. A kombinált mozgások eredményeként a terjedési irányban váltakozó kompressziós és ritkulási tartományok haladnak előre.
A longitudinális hullámok magyarázatában egy mechanikai modell segít. Az ábra tetején az A, B, C stb. kis tömegeket tekercsrugók kötik össze, hogy egy olyan átvivő közeget ábrázoljanak, amely egyszerre rendelkezik tehetetlenségi és rugalmassági tulajdonságokkal. Mivel a B tömeg tehetetlensége miatt az A tömeg balra irányuló mozgása (2. nyíl) kitágítja a rugót, amelyhez csatlakozik, míg a jobbra irányuló mozgás (1. nyíl) összenyomja azt. A rugón keresztül ennek megfelelő mozgás jut el B-re, azzal a különbséggel, hogy a fázisban enyhe késés lesz. A B tömeg átadja a mozgását a társának, C-nek, és így tovább, az impulzus A-tól K-ig terjed, és a késleltetés fokozatosan növekszik. Az ábrázolt pillanatban A 360°-kal megelőzi J-t a fázisban; A a második rezgését kezdi, míg J éppen most kezdi az elsőt.
Az Erich Hausmann és Edgar P. Slack által írt fizikából (Physics by Erich Hausmann and Edgar P. Slack by Litton Educational Publishing, Inc.). Reprinted by permission by Van Nostrand Reinhold Company.
A longitudinális hullám transzverzális ábrázolása az ábra alján látható. Itt függőleges vonalak húzódnak a nyugalmi helyzeteken keresztül (a,b,c stb. jelöli), amelyek hossza arányos a tömegek egyensúlyi helyzetből való elmozdulásának távolságával (amplitúdójával). A vonalakat a tengelytől felfelé húzzuk, ha az elmozdulás balra történik, és lefelé, ha jobbra. A függőleges vonalak végein keresztül húzott sima görbe keresztirányú görbét ad. Ez a keresztirányú görbe azt mutatja, hogy ciklusonként egy kompresszió és egy ritkulás van, aj egy hullámhossz. A frekvenciát a tömegek bármelyike által másodpercenként végrehajtott teljes ciklusok száma jelentené.