Wellenvisualisierer

Was ist ein Wellenrechner?

Ein Wellenrechner berechnet die Beziehung zwischen Wellenlaenge, Frequenz und Ausbreitungsgeschwindigkeit elektromagnetischer Wellen. Er ist nuetzlich fuer Physik, Funktechnik und Optik.

Die Grundgleichung: c = f * lambda (Geschwindigkeit = Frequenz * Wellenlaenge). Fuer elektromagnetische Wellen im Vakuum: c = 299.792.458 m/s (Lichtgeschwindigkeit). In Medien ist die Geschwindigkeit geringer.

Welleneigenschaften

• Frequenz (f) — Schwingungen pro Sekunde, gemessen in Hertz (Hz). 1 MHz = 1 Million Hz. 1 GHz = 1 Milliarde Hz.
• Wellenlaenge (lambda) — Abstand zwischen zwei Wellenbergen. Sichtbares Licht: 380-780 nm. UKW-Radio: ca. 3 m.
• Amplitude — Staerke der Welle. Bei Licht: Helligkeit. Bei Schall: Lautstaerke. Bestimmt die transportierte Energie.
• Geschwindigkeit — abhaengig vom Medium. Licht in Glas: ca. 200.000 km/s (2/3 der Vakuumgeschwindigkeit). Schall in Luft: 343 m/s.

So verwenden Sie dieses Tool

Geben Sie zwei der drei Groessen ein (Frequenz, Wellenlaenge, Geschwindigkeit). Das Tool berechnet die fehlende Groesse und zeigt die entsprechende Position im elektromagnetischen Spektrum.

Elektromagnetisches Spektrum

Radiowellen (km-m), Mikrowellen (cm-mm), Infrarot (1mm-780nm), sichtbares Licht (780-380nm: Rot bis Violett), UV (380-10nm), Roentgen (10-0,01nm), Gammastrahlung (unter 0,01nm). Alle sind elektromagnetische Wellen, nur die Frequenz/Wellenlaenge unterscheidet sie.

Rechenbeispiel

Eine Schallwelle läuft in Luft mit 343 m/s bei 440 Hz, dem Ton A. Ihre Wellenlänge ist λ = v / f = 343 / 440 ≈ 0,78 m. Verdopple die Frequenz auf 880 Hz — das A eine Oktave höher — und die Wellenlänge halbiert sich auf etwa 0,39 m, da die Geschwindigkeit durch das Medium festgelegt bleibt.

Häufige Fehler

Ein häufiger Fehler ist anzunehmen, die Geschwindigkeit einer Welle hänge von ihrer Frequenz ab; in einem gegebenen Medium ist die Geschwindigkeit fest, und eine Frequenzänderung ändert stattdessen die Wellenlänge. Ein weiterer ist, Schall- und Lichtgeschwindigkeit zu verwechseln — sie unterscheiden sich um fast das Millionenfache. Periode (Sekunden pro Zyklus) mit Frequenz (Zyklen pro Sekunde) zu verwechseln, führt ebenfalls zu vertauschten Ergebnissen.

Haeufig gestellte Fragen

Warum ist der Himmel blau?

Rayleigh-Streuung: Kurze Wellenlaengen (Blau, 450nm) werden staerker an Luftmolekuelen gestreut als lange (Rot, 650nm). Deshalb sehen wir blaues Licht aus allen Richtungen. Bei Sonnenuntergang durchquert Licht mehr Atmosphaere — Blau wird weggestreut, Rot bleibt.

Was ist der Unterschied zwischen Schallwellen und Lichtwellen?

Schallwellen sind mechanische Laengswellen — sie brauchen ein Medium (Luft, Wasser) und kooennen sich nicht im Vakuum ausbreiten. Lichtwellen sind elektromagnetische Transversalwellen — sie brauchen kein Medium. Schall: 343 m/s in Luft. Licht: 300.000 km/s.

Wie hängen Frequenz und Wellenlänge zusammen?

Bei fester Wellengeschwindigkeit sind Frequenz und Wellenlänge umgekehrt proportional: v = f × λ. Eine höhere Frequenz verkürzt die Wellenlänge und umgekehrt. Deshalb haben hohe Töne und energiereiches Licht kurze Wellenlängen, während niedrige Frequenzen sich über längere erstrecken.