Physik verstehen 4, Schulbuch

74 3  Arbeitsheft-Seite 40 Elektromagnetische Wellen 1. Was sind elektromagnetische Wellen? Der deutsche Physiker Heinrich Rudolf Hertz (  Seite 41) wies im Jahr 1886 elektromagnetische Wellen nach. Er übertrug Funkenentladungen einer Induktionsspule ohne eine Drahtverbindung auf eine zweite Spule. Seltsames Leuchten (Abb.74.1)  E1 Halte zB eine Neonglimmlampe in die Nähe einer Plasmakugel. Die Plasmakugel gibt Energie in Form von elektromagnetischen Wellen an ihre Umgebung ab und lässt das Füllgas in der Lampe leuchten. Elektromagnetische Wellen entstehen durch schwingende elektrische Ladungen , zB Elektronen. Sie benötigen kein Ausbreitungsmedium und bewegen sich mit Lichtgeschwindigkeit ​ (  c = ca. 300 000 000 ​  m  __ s  ​  ) ​ . Wellen werden mit zwei Kenngrößen beschrieben: • Die Wellenlänge λ („ lambda “) gibt zB den Abstand zwischen zwei Wellen­ bergen an (in m). • Die Frequenz f bezeichnet die Zahl der Schwingungen pro s (in Hertz). Frequenz, Wellenlänge und Ausbreitungs­ geschwindigkeit hängen voneinander ab: c = λ · f Wellen mit niedriger Frequenz und langer Wellenlänge haben eine große Reichweite. Sie werden für den Funkverkehr verwendet (Rundfunkwellen). Wellen mit hoher Frequenz und kurzer Wellenlänge wirken ionisierend auf Atome. Das heißt, sie können Elektronen aus der Atomhülle schlagen. Dazu zählen zB Röntgen- und Gammastrahlung. Eine Übersicht über die Strahlungs­ arten zeigt das elektromagnetische Spektrum (Abb.74.4). Metalle, Beton und Wasser lassen elektromagnetische Wellen nicht gut durch und können sie sogar reflektieren. Daher hast du manchmal, zB in Kellern, Tunnels oder in der U-Bahn, einen schlechten Handy-Empfang (Abb.74.3). V1 74.1 Seltsames Leuchten Wellenlänge ( l ) Schwingungsweite (Amplitude) 0 10:11 Quelle/ Anwendung/ Vorkommen Wellenlänge in m Frequenz in Hz (Hertz) Höhen- strahlung Gamma- strahlung Infrarotstrahlung UV- Strahlung Mikrowellen Rundfunkwellen Wechselströme hoch- mittel- nieder- frequent Röntgenstrahlung UV- C/B/A UHF SHF EHF Kurz- welle Lang- welle Mittel- welle UKW 1fm 1pm 1nm 1µm 1mm 1cm 1m 1km 1Mm 10 −15 10 −14 10 −13 10 −12 10 −11 10 −10 10 −9 10 −8 10 −7 10 −6 10 −5 10 −4 10 −3 10 −2 10 −1 10 0 10 1 10 2 10 3 10 4 10 5 10 6 10 7 10 23 10 22 10 21 10 20 10 19 10 18 10 17 10 16 10 15 10 14 10 13 10 12 10 11 10 10 10 9 10 8 10 7 10 6 10 5 10 4 10 3 10 2 1 Zettahertz 1 Exahertz 1 Petahertz 1 Terahertz 1 Gigahertz 1 Megahertz 1 Kilohertz Ultraviolett Infrarot 400nm 450nm 500nm 550nm 600nm 650nm 700nm 74.4 Wir können nur einige elektromagnetische Wellen wahrnehmen. Unsere Augen sind Empfänger für Lichtwellen von ca. 380–780nm Wellenlänge. Unsere Haut kann einen Teil der Infrarotstrahlung (ca. 10µm Wellenlänge) als Wärmeenergie aufnehmen. Elektromagnetische Wellen entstehen durch schwingende elektrische Ladungen und breiten sich mit Lichtgeschwindigkeit aus. M 74.2 Durch elektromagnetische Wellen im Bereich von 2,4GHz überträgt die Fernsteue- rung Steuerbefehle an das Modell. Das ist eine Frequenz, die auch bei WLAN, Bluetooth und dem Mikrowellenherd verwendet wird. 74.3 Rundfunkwellen dringen nicht gut durch die Betonwände des Kellers. Film ph54h2 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv