Elektromagnetische Wellen: Grundlagen, Spektrum und Übertragung

Elektromagnetische Wellen

Elektromagnetische Wellen sind Störungen im elektromagnetischen Feld, die durch bewegte Ladungen in Gegenwart eines Magnetfeldes erzeugt werden. Elektromagnetische Wellen benötigen kein Medium zur Ausbreitung. Ihre Geschwindigkeit beträgt fast 300.000 km pro Sekunde.

Beispiele: Wellen von Radio und Fernsehen, Mobilfunk oder Satellitenverbindungen.

Elektromagnetisches Spektrum

Alle Arten elektromagnetischer Wellen werden im elektromagnetischen Spektrum zusammengefasst. Es umfasst das sichtbare Licht mit Wellenlängen zwischen 700 und 380 Nanometern.

Regionen (geordnet nach Wellenlänge): AM-Radio, TV, Radar, Infrarot, sichtbares Licht, UV, Röntgen- und Gammastrahlung.

Schalleigenschaften

Die Intensität des Schalls ist proportional zur Amplitude der Welle. Die Tonhöhe hängt mit der Frequenz der Welle zusammen. Die Dauer der Welle entspricht der Größenordnung der Welle. Der Klang wird durch die Überlagerung von Grundwellen erzeugt.

Eigenschaften:

• Stärke: Wird in Dezibel gemessen (stark, mittel, schwach).
• Tonhöhe: Ernsthaft oder schwerwiegend (hoch oder tief).
• Klang: Kann einfach oder komplex sein.
• Dauer: Kurz oder lang.

Drahtlose Übertragung

Die Übertragung erfolgt mittels Funkwellen durch den Raum. Zum Senden und Empfangen von Radiowellen werden Antennen verwendet. Elektromagnetische Wellen verlieren mit der Entfernung an Stärke, weshalb Repeater zur Kommunikation eingesetzt werden können. Das kombinierte System aus Antennen und Satelliten ermöglicht die Übertragung desselben Signals zwischen zwei beliebigen Punkten auf der Erde.

Kabelgebundene Übertragung

Die drahtgebundene Übertragung erfordert Hardware und bietet eine hohe Übertragungsqualität, ist jedoch anfällig für Störungen durch die Oberflächenbeschaffenheit oder extreme atmosphärische Bedingungen.

Kabeltypen:

• Konventionell (Kupferdraht): Ein Kupferdraht, geschützt durch eine isolierende Hülle. Wird für die Festnetztelefonie verwendet.
• Koaxialkabel: Besteht aus einem zentralen, isolierten elektrischen Leiter, umgeben von einem Geflecht aus Fasern. Wird für Fernsehen verwendet.
• Glasfaserkabel: Besteht aus einem dünnen Glasfaden, der Licht übertragen kann.

Vergleich: Kabelgebunden vs. Drahtlos

In der Theorie hängt die Wahl von der Effizienz ab. In der Praxis spielen weitere Faktoren eine Rolle.

Vorteile Drahtgebunden: Stabilität, hohe Qualität.

Nachteile Drahtgebunden: Höhere Kosten.

Vorteile Drahtlos: Leichte Ausbreitung.

Nachteile Drahtlos: Geringere Leistung (weniger Energieeffizienz).