Die Lichtgeschwindigkeit
Alle elektromagnetischen Wellen breiten sich im Vakuum mit dieser Geschwindigkeit aus.
Das EM-Spektrum
| Strahlungsart | Wellenlänge (m) | Typische Anwendungen | Gefahren |
|---|---|---|---|
| Radiowellen | – | Radio, TV, WLAN | Keine bekannten |
| Mikrowellen | – | Mikrowellenherd, Radar | Wärmeeffekte |
| Infrarot | – | Wärmebildkameras, Fernbedienung | Wärmeeffekte |
| Sichtbares Licht | – | Sehen, Optik | - |
| Ultraviolett | – | Sterilisierung, UV-Licht | Sonnenbrand, Hautkrebs |
| Röntgenstrahlen | – | Medizinische Bildgebung | Ionisierende Strahlung |
| Gammastrahlung | unter | Strahlentherapie, Sterilisierung | Zellschäden |
Merkhilfe: Rosi Macht Immer Viel Unsinn Rundum Gut (Radiowellen, Mikrowellen, Infrarot, Visible, UV, Röntgen, Gamma)
Sichtbares Licht
Sichtbares Licht hat Wellenlängen von 400–700 nm (Nanometer).
- Kurze Wellenlänge = hohe Frequenz = hoher Energie (Violett/Blau)
- Lange Wellenlänge = niedrige Frequenz = niedrige Energie (Rot)
Praxisbezug: Mikrowellenherd in der Küche
Ein Mikrowellenherd sendet Mikrowellen bei etwa 2,45 GHz aus. Wassermoleküle in der Nahrung absorbieren diese Strahlung und schwingen schneller — die Nahrung erwärmt sich von innen. Die Metallwände des Geräts reflektieren die Mikrowellen zurück, und das Gitter in der Tür hat Lücken, die kleiner als die Wellenlänge (~12 cm) sind — Mikrowellen können nicht entweichen, aber sichtbares Licht schon.
Praxisbezug: Röntgenaufnahme im Krankenhaus
Bei einem Knochenbruch nutzt das Krankenhaus Röntgenstrahlung (Wellenlänge 0,01–10 nm). Röntgenstrahlen durchdringen Weichgewebe leicht, werden aber von dichtem Knochen teilweise absorbiert — der Knochen erscheint daher weiß auf dem Röntgenbild. Diese nicht-invasive Technik ist seit Ende des 19. Jahrhunderts medizinischer Alltag.
Praxisbezug: TV-Fernbedienung (Infrarot)
Eine TV-Fernbedienung sendet Infrarotstrahlung (IR) aus. Beim Drücken einer Taste blinkt die LED der Fernbedienung in einem codierten IR-Muster. Der IR-Empfänger am Fernseher erkennt das Signal. Du kannst die Blitze nicht sehen, aber eine Handykamera schon — richte die Fernbedienung auf die Kamera und drücke eine Taste, um das IR-Licht flackern zu sehen.
Übungsaufgaben
Welche Art von EM-Strahlung hat die höchste Frequenz?
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Eine Welle hat eine Frequenz von 6 × 10¹⁴ Hz. Berechne ihre Wellenlänge (c = 3 × 10⁸ m/s).
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Warum ist UV-Strahlung schädlicher für lebende Zellen als Infrarotstrahlung?