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Wellenfrequenz


Physik


Basiswissen


„Bei einer Welle die Zahl der vollständigen Zyklen pro Sekunde[1]“: von der Frequenz einer Welle spricht man zum Beispiel bei Wasserwellen am Strand, bei sogenanten Gezeitenwellen aber auch bei rein hypothetischen Wellen wie denen der elektromagnetischen Strahlung (z. B. Licht). Hier wird erklärt, was die Frequenz einer Welle anschaulich bedeutet und wie man damit rechnet.

Anschaulich I: Wellenfrequenz als Frequenz von Wellenbergen


Als Welle bezeichnet man sowohl einen einzelnen Wellenberg, der durch ein Medium wandert oder auch ständig gleichmäßig wiederkehrende solche Wellenberge. Stellt man sich eine Welle als mehrere gleichmäßig aufeinanderfolgende Wellenberge vor, dann kann man die Frequenz sich leicht anschaulich wie folgt vorstellen: man stellt sich an eine bestimmte Stelle und zählt dann, wie viele Wellenberge pro fester Zeitdauer dort vorbeikommen. Wenn man zum Beispiel 10 Wellenberge in 5 Sekunden zählt, dann wäre die Frequenz 10 Wellenberge in 5 Sekunden. Man rechnet dieses Verhältnis oft wie bei einem Dreisatz noch auf Eins herunter und hat dann: 2 Wellenberge pro Sekunde. Die Frequenz ist dann physikalisch kurz gesagt 2 pro Sekunde oder auch zwei Hertz. Diese Art der Bestimmung einer Wellenfrequenz kann man gut an Flussufern durchführen, zum Beispiel für eine Gezeitenwelle ↗

Anschaulich II: Wellenfrequenz als Frequenz eines Oszillators



Der Zusammenhang zwischen Wellenlänge und Frequenz


In vielen Nachschlagewerken zur Physik werden für bestimmte Wellenarten, etwa für elektromagnetische Wellen, wahlweise eine Frequenz (f, ν) oder eine Wellenlänge (l, λ) angegeben. Tatsächlich kann man meist leicht von der einen Angabe ausgehend die andere berechnen. Die dazu nötige Formel ist c=l·f. Diese Formel ist weiter unter in diesem Artikel hier erklärt. Für eine gemeinsame Übersicht von Frequenzen und Wellenlängen für elektromagnetische Wellen siehe elektromagnetisches Spektrum Tabelle ↗

Geschichte der Physik: Wellenfrequenzen im Äther


Für Wellen in Wasser kann man sich anschaulich gut vorstellen, dass einzelne Wasserteilchen schwingen. Diese Schwingung wandert dann durch das Medium Wasser. Aufgrund vieler Beobachtungen und Experimente seit dem frühen 17ten Jahrhundert kam man in der Physik zu der Überzeugung, dass auch Licht und andere elektromagnetische Phänomene etwas Wellenartiges an sich haben. Aus dem Vergleich mit Wasserwellen hat man dann auch früh schon gefragt, was bei Lichtwellen die Rolle des Wassers als Medium spielt. Das vermutete, hypothetische Medium der Lichtwellen nannte man Äther. Man konnte bis heute keine Äther nachweisen. Die Suche nach ihm führte letztendlich sogar zu Albert Eisnteins Relativitätstheorie. Einen Einstieg in dieses komplexe Thema bietet der Artikel zum Lichtäther ↗

Die Frequenz elektromagnetischer Wellen


Als elektromagnetische Wellen bezeichnet man zum Beispiel Licht, Radiowellen und Röntgenstrahlen. Elektromagnetische Wellen breiten sich unter anderem auch im Vakuum aus. Elektromagnetischen Strahlen ordnet man oft Wellenlängen und auch Frequenzen zu. Damit lassen sich viele Phänomene sehr gut mit Formeln berechnen. Die zugrundeliegenden Modell lassen sich jedoch nicht mehr anschaulich fassen. Es ist unklar, ob hier tatsächlich Wellen- oder eher wellenfreie Teilchenbilder gelten. Siehe dazu auch Welle-Teilchen-Dualismus ↗

Was ist die übliche Abkürzung für die Wellenfrequenz?



Formeln mit der Frequenz einer Welle



Legende



Fußnoten




Die Wellenfrequenz bestimmen: wenn man an einer Stelle steht und dann zählt, wie viele Wellenberge in einer bestimmten Zeitdauer, etwa einer Minute, an einem vorbei ziehen, dann gibt diese Zahl die Frequenz der Welle an. Für diese Bild geschätzt könnte die Frequenz bei vielleich 30 pro Minute liegen. Das heißt: alle zwei Sekunden kommt ein Wellenberg am Beobachter vorbei. Larry