Wellenlänge
Die Wellenlänge ist der Abstand zwei aufeinander folgender Phasenpunkte einer periodischen Welle. Sie wird mit dem Einheitszeichen λ (griech. Buchstabe Lambda) angegeben. Neben der Wellenlänge spielt auch die Amplitude (Ausschlag) eine wichtige Rolle zur Beschreibung der Welle.
Eine Wellenlänge entspricht einer Periode (kleineste Einheit einer sich regelmäßig wiederholenden physikalischen Erscheinung), mathematisch auch als Intervall bezeichnet. Dem Begriff "Wellenlänge", der eine räumliche Komponente bezeichnet, entspricht die "Periodendauer", die die zeitliche Komponente beschreibt. Als Formel gilt:
Mit Hilfe der Sinnesorgane Ohr und Auge kann ein Mensch bestimmte Wellenlängen (Frequenzen) sinnlich wahrnehmen.
Ist Frequenz und Wellenlänge das gleiche?
Frequenz und Wellenlänge sind nicht dasselbe, sondern stehen in einem umgekehrten Verhältnis zueinander: Frequenz bezieht sich auf die Anzahl der Schwingungen oder Zyklen einer Welle pro Sekunde und wird in Hertz (Hz) gemessen.
- Eine höhere Frequenz bedeutet mehr Schwingungen pro Sekunde!
- Eine niedrigere Frequenz bedeutet weniger Schwingungen pro Sekunde.
Die Frequenz einer Welle bestimmt die Tonhöhe in Bezug auf den Hörsinn oder den Farbton in Bezug auf den Lichtsinn.
Wellenlänge hingegen bezieht sich auf die räumliche Ausdehnung einer Welle und ist definiert als die Distanz zwischen zwei aufeinanderfolgenden Punkten, die sich in der gleichen Phase der Welle befinden. In Bezug auf elektromagnetische Wellen wie Licht bezieht sich die Wellenlänge auf die Entfernung zwischen zwei aufeinanderfolgenden Wellenbergen oder Wellentälern. Sie wird in Metern (m), Nanometern (nm) oder anderen Längeneinheiten gemessen.
Das Verhältnis zwischen Frequenz und Wellenlänge wird durch die Geschwindigkeit der Welle bestimmt. Bei elektromagnetischen Wellen, wie zum Beispiel Licht, gilt: Frequenz multipliziert mit Wellenlänge ergibt die Geschwindigkeit der Welle. Diese Beziehung wird durch die Formel c = f * λ dargestellt, wobei c die Geschwindigkeit der Welle, f die Frequenz und λ die Wellenlänge ist.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Frequenz und Wellenlänge zwei verschiedene Eigenschaften von Wellen sind, die miteinander verknüpft sind, aber nicht identisch sind.
Schallwellen (Ohr)
Das Ohr kann Schallwellen im Wellenlängenbereich von 17 mm (Millimeter) bis 21 m (Meter) wahrnehmen, das entspricht eine Schallspektrum von rund 20 Hertz bis 20 KiloHertz (20.000 Hz) - bei einer Schallausbreitungsgeschwindigkeit in der Luft von etwa 343 Metern pro Sekunde. Mit zunehmendem Alter lässt jedoch die Wahrnehmungsfähigkeit für höhere Frequenzen nach (hohe Töne, z.B. Pieptöne).
Licht, Farbe (Auge)
Licht ist der Teil der elektromagnetischen Strahlung, den wir mit den Augen sehen können. Das Lichtspektrum, also die Wellenlängen des sichtbaren Lichts, liegt zwischen 380 Nanometer und 780 nm. Je kürzer die Wellenlänge, um so höher die Frequenz, und um so mehr Energie trägt ein Lichtquant in sich (sog. Photonenenergie). Blaues Licht hat mehr Photonenenergie als rotes.
Elektromagnetische Strahlung breiten sich im Vakuum mit der Lichtgeschwindigkeit, aus (rund 300.000 km pro Sekunde). Der Zusammenhang zwischen ihrer Frequenz und der zugeordneten Wellenlänge ergibt sich aus der Formel:
Schon seit der Antike sind Beschreibungen des Regenbogens bekannt. Aber der erste, der ein Prisma benutzte, um weißes Sonnenlicht aufzubrechen und so das Lichtspektrum sichtbar zu machen, war Isaac Newton - zumindest der erste, der das wissenschaftlich dokumentiert hat.
Farben
Die Wellenlängen der Hauptfarben sind:
| Violett | ca. 380 bis 430 nm | |
| Blau | ca. 430 (Ultramarinblau) bis 490 nm (Preußischblau) | |
| Grün | ca. 490 bis 570 nm | |
| Gelb | ca. 570 (grün-gelb) bis 600 nm (orange-gelb) | |
| Orange | ca. 600 nm bis 640 nm | |
| Rot | ca. 640 nm (orange-rot) bis 780 nm (Krapp-Rot) |
Sehen (Auge)
Dass wir überhaupt Licht überhaupt sehen können, hängt mit unseren Augen zusammen. Das sind Sinneszellen, die sich im Laufe der Evolution so entwickelt haben, dass sie physikalische Kräfte aus unserer Umgebung so umwandeln könenn, dass wir sie im Gehirn verarbeiten können. Das menschliche Auge hat dafür vier verschiedene Sinneszellen, die jeweils bei unterschiedlichen Wellenlängen bzw. bei unterschiedlicher Lichtintensität "aktiviert" werden. Mehr dazu siehe "Auge: Aufbau und Funktionsweise".
Ressourcen / Quellen
- astro.goblack.de: Wellenlängen
- Optikunde: Licht