Welle

Um eine Welle leicht verständlich erklären zu können, soll folgendes Beispiel dienen: In einem mit Wasser gefüllten Gefäß bewegt sich ein Finger periodisch auf und ab - er schwingt mit einer bestimmten Frequenz und Amplitude. Die Wasseroberfläche um den Finger herum hebt und senkt sich im selben Rhythmus. Diese Hebe- und Senkbewegungen finden nicht nur direkt am Finger statt, sondern sie breiten sich aus. Hebt sich die Wasseroberfläche durch die Bewegung des Fingers etwas an, so breitet sich nun diese Anhebung mehr oder weniger gleichmäßig (mit einer bestimmten Geschwindigkeit) in alle Richtungen aus. Da dieser Vorgang periodisch (sich immer wieder wiederholend) stattfindet, ensteht eine kreisförmige periodische Welle.

Man kann verschiedene Wellenarten unterscheiden:

• Mechanische Wellen
  • Schallwellen
  • Wasserwellen
• Elektromagnetische Wellen
  • Licht
  • Röntgenstrahlung
• Quantenmechanische Wellen
  • Materiewellen
  • Gravitationswellen

Bei den "klassischen" Wellen kann man folgende Wellentypen differenzieren:

• Transversalwelle
• Longitudinalwelle
• Mischwellen

Eine Welle wird durch folgende Eigenschaften charakterisiert:

• Amplitude: Durch die Amplitude u₀ wird die max. Auslenkung einer Schwingung der Welle (Wellenberg) beschrieben.
• Wellenlänge: Die Wellenlänge λ beschreibt den Abstand zweier Punkte mit gleicher Phase (Abstand zwischen zwei benachbarte Wellenberge).
• Ausbreitungsgeschwindigkeit: Mit der Ausbreitungsgeschwindigkeit c wird die Geschwindigkeit einer Phase beschrieben, mit der sie sich "fortpflanzt" (z.B. Wellenberg, Wellental).
• Periodendauer: Als Periodendauer ist genau die Zeit gemeint, in der das schwingende System eine ganze Schwingungsperiode durchläuft. Der Kehrwert der Periodendauer T ergibt die Frequenz f, und somit gilt: f = 1 ÷ T.
• Frequenz: Die Frequenz gibt an, wieviele vollständige Schwingungen pro Zeiteinheit ablaufen.

• "Physik für Mediziner" - Ulrich Harten, Springer-Verlag, 13. Auflage