Kurz & knapp: Was sind elektromagnetische Wellen?
Mit elektromagnetischen Wellen arbeiten und umgeben wir uns jeden Tag. Denn diese Wellen, die aus gekoppelten elektrischen und magnetischen Feldern bestehen, treten z. B. als sichtbares Licht, UV-Strahlung, als Radar, Mikrowelle, Rundfunkwelle, Wärme- oder Röntgenstrahlung auf. Je nachdem, welche Wellenlänge bzw. Frequenz sie besitzen. Der Mensch kann nur ein begrenztes Spektrum von Wellenlängen wahrnehmen. Radiowellen oder Gammastrahlung können wir mit unseren Sinnen nicht erfassen.
Elektromagnetische Wellen, die auch Strahlen genannt werden, sind also elektrische und magnetische Felder, die, wie in einer Wasserwelle, periodisch im Wechselspiel auf- und abschwingen. Das elektrische Feld steht senkrecht zum magnetischen, womit sie sich nicht in die Quere kommen.
In jedem Medium zuhause
Die Eigenschaften von elektromagnetischen Wellen machen es dem Menschen leicht, sie technologisch zu nutzen. So lassen sie sich in jedem Medium oder auch ohne Medium nutzen. Wasserwellen benötigen Wasser, um zu existieren und sich auszubreiten. Elektromagnetische Wellen hingegen funktionieren auch im absoluten Vakuum. Z. B. im Weltall, dort können sie sich mit Lichtgeschwindigkeit, also etwa 300.000 Meter pro Sekunde, bewegen. Licht ist schließlich auch eine elektromagnetische Welle.
Farbe und Wellenlänge
Jede elektromagnetische Welle besitzt eine spezifische Wellenlänge, die auch einer Farbe entspricht. Anschaulich dargestellt wird dies im elektromagnetischen Spektrum. So bewegt sich die Farbe Gelb auf Wellenlängen zwischen 565 und 575 nm. Rot ist bei Wellenlängen von 640 bis 780 Nanometer wahrnehmbar. Je größer die Wellenlänge ist, desto geringer ist die Frequenz. Unser normaler Haushaltsstrom, also Wechselstrom mit 50 Hertz Frequenz, hat eine Wellenlänge von 6000 Kilometern.
Wie entsteht überhaupt eine elektromagnetische Welle?
Eine elektromagnetische Welle entsteht, wenn elektrische Ladungen beschleunigt werden. Zum Beispiel kann ein schwingender (beschleunigter) Atomkern Gammastrahlung aussenden. Materieteilchen müssen also irgendwie bewegt werden. Wenn du mit einem Seil eine Welle entstehen lassen willst, überträgst du ja auch Bewegungsenergie. Bei einer selbst erzeugten Wasserwelle bringst du Bewegung z. B. durch einen Stein ins Wasser.
Wofür nutzen wir elektromagnetischen Wellen?
In einer Vielzahl technischer Anwendungen werden die Eigenschaften elektromagnetischer Wellen genutzt. Sie übertragen Energie und Information. So kannst du dir mittels Röntgengerät (Röntgenstrahlen) durch Fleisch und Blut leuchten und die Knochenstruktur offenlegen. Mittels Mikrowellen kannst du im Internet surfen und mit deinem Smartphone telefonieren. Ebenfalls die Mikrowellen sorgen dafür, dass du Speisen erwärmen kannst. Durch Radiowellen können wir Radiosendungen empfangen, mit Radar Gelände abtasten und auf einem Bildschirm sichtbar machen.
Aber es gibt auch ein ganz einfaches Beispiel: Licht- und Wärmestrahlen der Sonne, die auf die Erde einprasseln und uns ermöglichen, zu sehen und die Kälte zu überwinden.
