Mechanische & Elektromagnetische Wellen

Mechanische & Elektromagnetische Wellen

Mechanische Wellen

Mechanische Wellen sind solche, die sich in einem materiellen Medium ausbreiten müssen. Sie können in zwei Arten unterteilt werden:

• Longitudinalwellen: Die Ausbreitung erfolgt parallel zur Schwingungsrichtung.
• Transversalwellen: Die Ausbreitung erfolgt senkrecht zur Schwingungsrichtung (z. B. Wellen auf einer schwingenden Gitarrensaite).

Elektromagnetische Wellen

Elektromagnetische Wellen benötigen kein physikalisches Medium zur Ausbreitung, können sich aber auch in solchen ausbreiten.

Arten von Wellen (Beispiele)

• Schallwellen: Akustische Wellen.
• Seismische Wellen: Entstehen durch die Aktivität der Erde.
• Elektromagnetische Wellen: z.B. Gravitationswellen.
• Wellenkraft: Durch Wind erzeugte Energie.
• Mechanische Wellen: Übertragen mechanische Energie.
• Radiowellen: Übertragen Schall.

Lichtreflexion

Bei der Reflexion von Licht gelten folgende Regeln:

• Der einfallende Strahl, die Normale und der reflektierte Strahl liegen in derselben Ebene.
• Der Einfallswinkel ist gleich dem Reflexionswinkel.

Erläuterung: Reflexion tritt auf, wenn ein Lichtstrahl auf eine Oberfläche trifft und, anstatt in ein anderes Medium überzugehen, seine Richtung ändert und in das ursprüngliche Medium zurückkehrt. Ist die Oberfläche glatt (z. B. ein Spiegel), werden die Strahlen in eine bestimmte Richtung reflektiert (Spiegelreflexion). Ist die Oberfläche rau, werden die Strahlen in verschiedene Richtungen reflektiert (diffuse Reflexion). Jede Fläche, die Lichtstrahlen reflektiert, kann als Spiegel betrachtet werden. Der auf den Spiegel auftreffende Lichtstrahl wird als einfallender Strahl bezeichnet, der reflektierte Strahl als reflektierter Strahl.

Lichtbrechung

Lichtbrechung ist die Änderung der Ausbreitungsrichtung des Lichts, wenn es von einem Medium in ein anderes mit unterschiedlicher Dichte übergeht. Dabei ändern sich die Geschwindigkeit des Lichts, die Wellenlänge und die Ausbreitungsrichtung. Ein Beispiel ist das Licht, das von der Luft in ein Erfrischungsgetränk (oder Wasser) eintritt.

Reales Bild

Ein reales Bild entsteht, wenn die Lichtstrahlen direkt durch einen Punkt hindurchgehen. Ein Beispiel ist die Projektion von Dias oder die Bilder eines Overheadprojektors, bei denen die Lichtstrahlen ausgesendet werden und das Bild auf der entsprechenden Fläche bilden.

Snellsches Gesetz

Das Snellsche Gesetz beschreibt den mathematischen Zusammenhang zwischen dem Einfallswinkel und dem Brechungswinkel. Wenn Licht von einem Medium mit dem Brechungsindex n1 in ein Medium mit dem Brechungsindex n2 übergeht, gilt:

n1 * sin(θ1) = n2 * sin(θ2)

wobei θ1 der Einfallswinkel und θ2 der Brechungswinkel ist. Das Snellsches Gesetz kann auch in Bezug auf die Lichtgeschwindigkeit in den verschiedenen Medien ausgedrückt werden:

sin(θ1) / v1 = sin(θ2) / v2

Photometrie

Die Photometrie ist die Wissenschaft, die sich mit der Messung des Lichts befasst, wie es vom menschlichen Auge als Helligkeit wahrgenommen wird. Sie untersucht also die Fähigkeit elektromagnetischer Strahlung, das visuelle System zu stimulieren.

Formeln

• v = Wellenlänge / T
• v = Wellenlänge * f
• T = 1 / f

Dabei ist:

• v: Geschwindigkeit
• T: Periode
• f: Frequenz