Mikrokosmos: Elektromagnetische Wellen und Licht




Elektromagnetische Wellen

Elektromagnetische Strahlung besteht sind Wellen aus gekoppelten elektrischen und magnetischen Feldern.

Diese animierte Grafik zeigt das Wechselspiel zwischen dem elektrischem Feld E und dem magnetischen Feld B (leider mit einem kleinen Fehler) dar.
In diesem starren Bild ist die elektromagnetische Welle korrekt dargestellt: Die Wellen sind eine Halbe Phasenlänge zueinender verschoben. Dort wo E ein Maximum besitzt hat B eine Nullstelle und umgekehrt (wie Sinus und Cosinus.)

Die Ausbreitungsrichtung steht senkrecht zu den Schwingrichtungen. Soclhe Wellen nennt man Transversalwellen. (Wenn die Ausbreitungsrichtung mit der Schwingrichtung einher geht so spricht man von Logitudinalwellen. Beispiele sind dafür sind Druck- bzw. Schallwellen.) 

Elektromagnetische Wellen Breiten sich im Vakuum mit konstanter Lichtgeschwindigkeit c aus:

\dpi{120} \large c_{Licht}=3\cdot 10^8\, \frac{m}{s}

Da die Ausbreitungsgeschwindigkeit c konstant ist hat eine Lichtwelle einer bestimmten Frequenz, also der Anzahl an vollen Schwingungen pro Sekunde eine ganz bestimmte Wellenlänge Wellenlänge. Je höher die Frequenz ist, desto kleiner ist die Wellenlänge und umgekehrt.


Frequenz und Wellenlänge hängen über die Formel zuammen:

\dpi{120} \large c=\lambda \cdot \nu



Wellenlängen und Frequenzen erstrecken sich über viele Größenordnungen:

  • Gammastrahlung (γ)
  • Röntgenstrahlung (X)
  • Ultraviolettstrahlung (UV)
  • sichtbares Licht (VIS)
  • Mikrowellen (MW),
  • Infrarotstrahlung (IR
  • Radiowellen (RW)

Wie elektromegnetische Strahlung mit Materie in Wechselwirkung tritt, hängt sehr stark von der Wellenlänge bzw. Frequenz der Strahlung ab. Beispielweise kann das menschliche Auge elektromagnetische Wellen im Bereich zwischen ca. 400nm (violettes Licht) und 750 nm (rotes Licht) wahrnhemen. Dabei werden unterschiedliche Wellenlängen als Farben interpretiert. Elektromagnetische Strahlung die außerhalb dieses Spektrums liegt können von menschlichen und den meisten tierischen Augen nicht wahrgenommen werden.


  • Als Licht wird der für Menschen sichtbare Bereich des EM-Spektrums (VIS) bezeichnet.
  • Dieser Bereich liegt bei Wellenlängen zwischen 380 nm und 750nm
  • Licht aus allen sichtbaren Wellenlängen nehmen wir als weißes Licht wahr. (z.B. Sonnenlicht.)
  • Intensität wird als Helligkeit wahrgenommen.

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Das breite Spektrum des Sonnenlichts hat seine maximale Intensität im sichtbaren bereich.
Es enthält aber auch andere Strahlungsarten wie zum Beispiel UV-Licht.