Grundlagen der Wellenlehre: Begriffe und Definitionen

Grundlegende Begriffe der Wellenlehre

• Amplitude (A): Die maximale Entfernung, die ein Punkt bei einer Schwingung von seiner Gleichgewichtslage erreicht.
• Elongation (x): Der Abstand eines Punktes von seiner Ruhelage zu einem bestimmten Zeitpunkt. Die maximale Elongation entspricht der Amplitude.
• Periodendauer (T): Die Zeit, die ein Teilchen für eine vollständige Schwingung benötigt.
• Frequenz (f): Die Anzahl der vollständigen Schwingungen pro Sekunde. Die Einheit der Frequenz ist Hertz (Hz).
• Phase: Zwei Teilchen befinden sich in der gleichen Phase, wenn sie sich im gleichen Schwingungszustand befinden.
• Wellenlänge (λ): Der Abstand, den die Welle während einer Periodendauer zurücklegt.
• Ausbreitungsgeschwindigkeit (v): Die Geschwindigkeit, mit der sich die Welle fortpflanzt. Sie ist das Verhältnis von Wellenlänge zu Periodendauer.

Wellenbewegung und Licht

• Wellenbewegung: Eine Schwingung, die sich durch ein Medium ausbreitet.
• Energieübertragung: Bei einer Wellenbewegung erfolgt die Ausbreitung in einem materiellen Träger ohne Transport von Materie.
• Brechungsindex (n): Das Verhältnis zwischen der Lichtgeschwindigkeit im Vakuum (c) und der Geschwindigkeit des Lichts im jeweiligen Medium (v).
• Farbe: Die Empfindung, die durch Lichtwellen unterschiedlicher Frequenz auf der Netzhaut verursacht wird.
• Lichtstreuung: Die Zerlegung eines Lichtstrahls in die Farben, aus denen er zusammengesetzt ist.
• Brechung: Die Änderung der Richtung und Geschwindigkeit von Wellen beim Übergang in ein anderes Medium oder bei Änderungen von Temperatur oder Dichte.
• Reflexion: Die Richtungsänderung von Licht an einer undurchsichtigen, polierten Oberfläche. Das Ausbreitungsmedium und die Geschwindigkeit ändern sich dabei nicht.

Physikalische Konstanten und Formeln

Lichtgeschwindigkeit (c): 3 × 10⁸ m/s

Die Frequenz (f), die Wellenlänge (λ) und die Geschwindigkeit im Vakuum (c) sind durch folgende Wellengleichung miteinander verbunden: c = f · λ