Schall & Licht: Wellen, Reflexion, Brechung & Farben

Schall & Akustik: Grundlagen der Wellen

• Hörbare Töne und Geräusche entstehen, wenn ein Körper auf einer Frequenz zwischen 20 Hz und 20.000 Hz schwingt.
• Eine Welle ist eine Störung des Mediums, die sich durch den Raum fortpflanzt.
• In einer Welle wird Energie propagiert, nicht Materie.
• Schallwellen bestehen aus einer Reihe von Druckschwankungen (Kompressionen und Verdünnungen).
• Schall benötigt ein Medium (fest, flüssig oder gasförmig), um sich auszubreiten.
• Schall breitet sich durch die Luft mit einer Geschwindigkeit von 340 m/s bei normaler Temperatur aus. Die Geschwindigkeit ist in den meisten Feststoffen und Flüssigkeiten höher.

Phänomene der Schallreflexion

• Die Reflexion von Schall erzeugt die Phänomene Echo und Hall.
• Ein Echo entsteht, wenn sich Schall an einer Fläche spiegelt, die mindestens 17 m vom Sender entfernt ist. Dies basiert auf der menschlichen Fähigkeit, ein Echo als separates Ereignis wahrzunehmen, was eine Zeitverzögerung von mindestens 0,1 Sekunden erfordert. Bei einer Schallgeschwindigkeit von 340 m/s ergibt sich die Mindestentfernung: Strecke = Geschwindigkeit × Zeit = 340 m/s × 0,1 s = 34 m (Hin- und Rückweg), also 17 m für den einfachen Weg.

Licht & Optik: Elektromagnetische Wellen

• Licht ist eine elektromagnetische Strahlung, die wir mit unseren Augen wahrnehmen.
• Es breitet sich als Welle mit einer Geschwindigkeit von 300.000 km/s im Vakuum aus. In jedem anderen Medium reist Licht mit einer langsameren Geschwindigkeit.
• Licht bewegt sich in geraden Linien; Schatten und Dunkelheit entstehen, wenn sein Weg teilweise durch ein Hindernis blockiert wird.

Reflexion von Licht

• Die Reflexion von Licht ist die Richtungsänderung, die ein Lichtstrahl an der Oberfläche eines Körpers erfährt.
• Die diffuse Reflexion ermöglicht es uns, die Formen von Objekten zu sehen, während die spiegelnde Reflexion die Entstehung von Bildern in Spiegeln erklärt.
• Bei der Reflexion ist der Einfallswinkel des Lichts gleich dem Reflexionswinkel (Reflexionsgesetz).

Brechung von Licht

• Die Brechung des Lichts ist die Richtungsänderung, die Lichtstrahlen erfahren, wenn sie von einem Medium in ein anderes übergehen, in dem sie sich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten bewegen.

Licht-Materie-Interaktion

• Wenn Licht mit einem materiellen Körper interagiert, kann es reflektiert, absorbiert oder durch den Körper hindurchgelassen werden.
• Alle Körper reflektieren Licht teilweise, entweder spiegelnd oder diffus.
• Undurchsichtige Körper absorbieren Licht, transparente Körper lassen es durch, und transluzente Körper streuen es.

Farbenlehre

• Weißes Licht wird durch die Überlagerung der sogenannten additiven Primärfarben Rot, Grün und Blau erzeugt.
• Die Farbe eines undurchsichtigen Körpers ist die Farbe, die er reflektiert, während er alle anderen Farben absorbiert.
• Die Farbe eines transparenten Körpers ist die Farbe, die er durchlässt, während er die anderen Farben absorbiert.
• Farben, die durch die Kombination von Pigmenten entstehen, basieren auf der subtraktiven Farbmischung.