Grundlagen der Wellenlehre: Schwingung, Amplitude und Frequenz

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Geschrieben am 25. Januar 2026 in Deutsch mit einer Größe von 2,91 KB

Definition von Schwingung und Welle

Eine Schwingung ist die Änderung einer physikalischen Größe an einem bestimmten Punkt, während sich die Welle als die Ausbreitung dieser Schwingung im Raum definiert.

Zum Beispiel: Die Schwingung des Luftdrucks an einem Punkt, verursacht durch eine Glocke, breitet sich in Form von Schallwellen (Druckwellen) in der Luft aus.

Dehnung und Amplitude

Der Abstand zu jedem Zeitpunkt zwischen der Position des Teilchens und der Ruhelage wird als Dehnung (y) bezeichnet. Sie wird im SI-System in Metern (m) gemessen.

Die maximale Dehnung wird als Amplitude (A) der Welle bezeichnet. Dies ist eine bedeutende Größe, da Wellen mit größerer Amplitude in der Regel mehr Energie mit sich führen.

Wellenlänge (λ)

Die Wellenlänge (λ) ist der Abstand zwischen zwei Punkten einer Welle, die sich zu einem gegebenen Zeitpunkt im gleichen Schwingungszustand (gleiche Phase) befinden. Mit anderen Worten, es ist der Abstand, den die Welle während eines vollständigen Zyklus zurücklegt. Sie wird im SI-System in Metern (m) gemessen.

Periode (Schwingungsdauer T)

Die Periode (T) ist die Zeit, die benötigt wird, damit sich die Schwingung über eine Strecke auszubreiten, die gleich der Wellenlänge ist.

Bei einer mechanischen Welle entspricht dies der Zeit, die ein Teilchen benötigt, um eine vollständige Schwingung auszuführen. Im Internationalen System (SI) wird die Periode in Sekunden (s) gemessen und durch den Buchstaben T symbolisiert.

Frequenz (f oder ν)

Die Frequenz (f oder ν) ist die Anzahl der vollständigen Schwingungen oder Zyklen, die pro Sekunde ausgeführt werden.

Die Frequenz ist somit der Kehrwert der Periode: f = 1 / T. Wenn ein Teilchen beispielsweise vier vollständige Schwingungen in einer Sekunde ausführt, beträgt die Frequenz 4 Hz und die Periode 1/4 Sekunde.

Im Internationalen System (SI) wird die Frequenz in Hertz (Hz) oder s^-1 gemessen. Sie wird durch den Buchstaben f oder den griechischen Buchstaben ν (Nu) dargestellt.

Ausbreitungsgeschwindigkeit (v)

Wenn sich eine Schwingung in einem homogenen Medium ausbreitet, geschieht dies mit gleichförmiger Bewegung (konstanter Geschwindigkeit) in alle Richtungen. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit ist jedoch für jedes Medium unterschiedlich.

Die Ausbreitungsgeschwindigkeit (v) ist das Verhältnis zwischen der zurückgelegten Strecke (gleich einer Wellenlänge λ) und der Zeit, die für diese Strecke benötigt wird (der Periode T).

Mathematisch ausgedrückt:

v = λ / T

Oder, da f = 1/T, gilt:

v = λ · f