In welchem Bereich liegt die Wellenlänge des sichtbaren Lichts?
Zwischen ca. 380 nm (violett) und 780 nm (rot)
Wo findet Polarisation praktische Anwendung?
Polarisation wird z. B. verwendet bei:
•Polarisierenden Sonnenbrillen (gegen Blendung),
•3D-Kino,
•Lasern,
•Funkwellen und optischen Geräten zur Lichtkontrolle.
Was beieinflusst die Art der Interferenz ?
Der sog Gangunterschied (Phasenverschiebung)
beeinflusst die Art der Überlagerung zusätzlich
Was beschreibt die Polarisation von Wellen
Polarisation beschreibt die Richtung der Schwingung einer Transversalwelle senkrecht zur Ausbreitungsrichtung. Bei polarisierten Wellen ist diese Richtung festgelegt (z. B. nur vertikal)
Was ist konstruktive Interferenz
entsteht, wenn zwei Wellen in gleicher Richtung schwingen (z. B. beide nach oben).
→ Die Amplituden addieren sich, es entsteht eine verstärkte Welle.
z. B. (doppelte Amplitude, wenn beide gleich stark sind)
Tritt auf bei Phasenunterschied = 0° oder wenn der Gangunterschied ein ganzzahliges Vielfaches der Wellenlänge ist:
Was passiert beim Übergang?
Wenn z. B. Licht von Luft ins Wasser eintritt:
•Es wird zum Lot hin gebrochen (der Strahl wird „gebogen“).
•Das bedeutet: Der Brechungswinkel ist kleiner als der Einfallswinkel.
Merksatz:
Vom optisch dünneren Medium (Luft) ins optisch dichtere Medium (Wasser) → Brechung zum Lot
Was versteht man unter Gangunterschied bei Interferenz?
Der Gangunterschied d beschreibt, um wie viel der Weg einer Welle länger oder kürzer ist als der der anderen.
Er beeinflusst die Art der Interferenz
Bei konstruktiver Interferenz ein Vielfaches von λ → k * λ –
z.B. 1 λ, 2 λ, 3 λ, etc. (ganze Zahl)
Bei destruktiver Interferenz ein Vielfaches + 0,5 → (k + ½) * λ –
z.B. 1,5 λ; 2,5 λ; 3,5 λ; etc. (ungerade
Wie verhalten sich die verschiedenen Arten elektromagnetischer Strahlung zueinander ?
1.Wellenlänge (λ) – wie lang oder kurz die Wellen sind
2.Energie – wie energiereich sie sind
3.Frequenz (f) – wie oft die Wellen schwingen
Je kürzer die Wellenlänge, desto höher die Frequenz → desto höher die Energie
•Je länger die Wellenlänge, desto niedriger die Frequenz → desto niedriger die Energie
Was besagt das Brewster’sche Gesetz?
Das Brewster’sche Gesetz beschreibt die Polarisation von Licht bei Reflexion:
Wenn reflektierter und gebrochener Lichtstrahl einen Winkel von 90° zueinander bilden, ist der reflektierte Strahl vollständig linear polarisiert.
Der entsprechende Einfallswinkel heißt Brewster-Winkel
Was ist Brechung?
Brechung bedeutet, dass sich die Richtung einer Welle (z. B. Licht, Wasserwelle, Schall) ändert, wenn sie von einem Medium (z. B. Luft) in ein anderes Medium (z. B. Wasser) übergeht.
Da die Ausbreitungs-geschwindigkeit der Welle in Wasser kleiner als in Luft ist, breiten sich auch die Elementar-wellen in Wasser langsamer als in Luft aus
Nenne die Formel zur Berechnung der Ausbreitungsgeschwindigkeit einer elektromagnetischen Welle
c = λ × f
(Wellenlänge mal Frequenz = Lichtgeschwindigkeit
Wie ensteht die stehende Longitudinalwelle?
Die stehende Longitudinalwelle entsteht, (Blasinstrumenten), durch Reflexion am losen (offenen) oder festen (geschlossenen) Ende. Schwingungsknoten entstehen dort, wo die Schwankung des Luftdrucks am geringsten ist.
An Stellen mit hoher Druckschwankung entstehen die Schwingungsbäuche
Wie sind elektromagnetische Wellen aufgebaut?
Elektromagnetische Wellen (EM-Wellen) sind Wellen, die aus einem elektrischen und einem magnetischen Feld bestehen. Diese Felder stehen senkrecht zueinander und bewegen sich gemeinsam als Transversalwellen durch den Raum
Was ist Interferenz?
Treffen Transversalwellen in der gleichen Schwingungsebene aufeinander, so überlagern sich diese - dh. ihre Auslenkungen addieren sich. Nach dem Aufeinandertreffen laufen die Wellen ungestört voneinander weiter.
Diese ungestörte Überlagerung nennt man Interferenz
Was ist Beugung
Beugung ist die Ablenkung bzw. Ausbreitung von Wellen in den Schattenraum, wenn sie auf ein Hindernis oder eine Öffnung treffen. Dabei „biegt“ sich die Welle um das Hindernis oder tritt durch eine enge Öffnung hindurch
bsp: Schall um eine Wand
Wie lautet das Brechungsgesetz von Snellius
Wie entsteht eine stehende Welle?
Eine stehende Welle entsteht durch Interferenz zweier gegenläufiger Wellen mit gleicher Amplitude und Frequenz, oft durch Reflexion an einem festen oder offenen Ende.
Dabei überlagern sich die Wellen so, dass es ortsfeste Knoten und Bäuche gibt
Bei stehenden Wellen wird keine Energie übertragen
Wie schnell breiten sich elektromagnetische Wellen im Vakuum aus
Mit Lichtgeschwindigkeit:
c = 3 × 10⁸ m/s
Wie kann Polarisation entstehen
Polarisation entsteht durch:
•Polarisationsfilter, die nur Wellen einer bestimmten Schwingungsrichtung durchlassen,
•oder Reflexion an einer Oberfläche, z. B. beim Brewster-Winkel, wo reflektiertes Licht vollständig polarisiert ist
Was ist destruktive Interferenz
Destruktive Interferenz entsteht, wenn zwei Wellen entgegengesetzt schwingen (z. B. eine nach oben, eine nach unten).
→Ihre Amplituden heben sich teilweise oder ganz auf.
•kleinere Amplitude oder vollständige Auslöschung, wenn beide gleich stark sind.
•Tritt auf bei Phasenunterschied = 180° oder wenn der Gangunterschied ein ungeradzahliges Vielfaches der halben Wellenlänge ist
Was ist lineare Polarisation?
Bei linearer Polarisation schwingt die Welle nur in einer einzigen Ebene. Beispiel: Eine Seilwelle, die nur auf- und ab schwingt, ist linear polarisiert in vertikaler Ebene.
Was versteht man unter Teilchenaspekt einer EM
EM-Wellen können auch als Photonen (Lichtteilchen) beschrieben werden.
Die Energie eines Photons berechnet man mit:
E = h × f
•h: Plancksches Wirkungsquantum
•f: Frequenz
→ Höhere Frequenz = mehr Energie pro Photon
Was beschreibt das elektromagnetische Spektrum?
Die Einteilung elektromagnetischer Wellen nach ihrer Wellenlänge, Frequenz und Energie. Dazu zählen u.a. Radiowellen, Mikrowellen, IR, sichtbares Licht, UV, Röntgen- und Gammastrahlung
Brauchen EM ein Medium?
Nein! Im Gegensatz zu Schallwellen brauchen EM-Wellen kein Medium – sie können sich auch im Vakuum (z. B. im Weltall) ausbreiten
Wann tritt starke Beugung auf
Starke Beugung tritt auf, wenn die Öffnungsbreite gleich oder kleiner als die Wellenlänge ist. Je kleiner die Öffnung im Vergleich zur Wellenlänge, desto stärker die Beugung
Was passiert wenn eine Welle am festen Ende reflektiert wird
Fester Rand (z. B. Seil an Wand):
→ Welle wird mit Phasenverschiebung um π (180°) reflektiert
→ Frequenz ungeradzahliges Vielfaches der Grundfrequenz
Was beobachtet man bei der Beugung von Wellen
Es entstehen Nebenmaxima (helle Bereiche) und Nebenminima (dunkle Bereiche), also ein Muster von hell-dunkel-Wechseln, ähnlich wie bei Interferenz. Diese entstehen durch Überlagerung gebeugter Wellen
Was sind Schwingungsknoten und -bäuche bei stehenden Wellen?
•Schwingungsknoten: Punkte mit keiner Auslenkung (Amplitude = 0)
•Schwingungsbäuche: Punkte mit maximaler Auslenkung
→ Der Abstand zwischen zwei Knoten beträgt λ/2
Wie ensteht die stehende Transversalwelle?
Die stehende Transversalwelle entsteht, (Saiteninstrumenten), durch Reflexion am festen Ende
Die Schwingungsknoten befinden sich, je nach Tonhöhe, immer an derselben Stelle.
Die Schwingungsbäuche sind von der Phasenverschiebung der beiden Wellen abhängig.
Der Abstand zwischen den Knoten ist stets die halbe Wellenlänge
was passiert bei der reflexion am losen rand
Loses Ende (z. B. offenes Rohr):
→ Welle wird ohne Phasenverschiebung reflektiert
→ Frequenz ganzzahliges Vielfaches der Grundfrequenz
Welche Strahlungen sind energiereicher als sichtbares Licht?
Ultraviolett, Röntgenstrahlung und Gammastrahlung
Ordne die Strahlungsarten nach steigender Energie.
Radiowellen < Mikrowellen < Infrarot < sichtbares Licht < Ultraviolett < Röntgenstrahlung < Gammastrahlung
Warum ist die Energie elektromagnetischer Wellen umgekehrt proportional zur Wellenlänge?
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