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Mechanische und optische Wellen: Ein Überblick

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Johanna

8.12.2025

Physik

Mechanische und optische Wellen

1.237

8. Dez. 2025

5 Seiten

Mechanische und optische Wellen: Ein Überblick

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Johanna

@johanna_blkr

Wellen sind überall um uns herum - von Musik über... Mehr anzeigen

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Mechanische und optische Wellen
Was ist eine Welle?
Eine welle ist eine sich räumlich ausbreitende schwingung,
eine Schwingung die von viele

Grundlagen mechanischer und optischer Wellen

Eine Welle ist nichts anderes als eine Schwingung, die sich durch den Raum ausbreitet - stell dir vor, wie sich Wellen auf einem See ausbreiten, nur dass dabei kein Wasser mitbewegt wird, sondern nur Energie übertragen wird.

Die wichtigsten Wellenparameter sind schnell erklärt: Die Amplitude zeigt dir, wie stark die Welle ausschlägt, während die Wellenlänge λ den Abstand zwischen zwei Wellenbergen misst. Die Frequenz f gibt an, wie oft pro Sekunde die Welle schwingt, und mit der Formel c = λ · f berechnest du die Ausbreitungsgeschwindigkeit.

Bei Transversalwellen (wie Licht oder Seilwellen) schwingt alles senkrecht zur Ausbreitungsrichtung, während Longitudinalwellen (wie Schall) in Ausbreitungsrichtung schwingen. Das Huygensche Prinzip erklärt, wie sich Wellen ausbreiten: Jeder Punkt einer Wellenfront wird zum Ausgangspunkt neuer kreisförmiger Elementarwellen.

Merktipp: Die Wellengleichung c = λ · f ist dein bester Freund - lerne sie auswendig!

Mechanische und optische Wellen
Was ist eine Welle?
Eine welle ist eine sich räumlich ausbreitende schwingung,
eine Schwingung die von viele

Doppelspalt und Interferenz

Wenn zwei Wellen aufeinandertreffen, entsteht Interferenz - ein faszinierendes Phänomen, das nur von der Position und Wellenlänge abhängt. Bei konstruktiver Interferenz verstärken sich die Wellen (Berg trifft auf Berg), bei destruktiver Interferenz löschen sie sich aus (Berg trifft auf Tal).

Die Bedingungen sind mathematisch präzise: Konstruktive Interferenz tritt auf, wenn der Gangunterschied Δs = k·λ beträgt k=0,1,2,3...k = 0,1,2,3..., destruktive bei Δs = k½k-½·λ. Je größer die Wellenlänge oder der Schirm-Abstand, desto weiter liegen die Interferenzmuster auseinander.

Der Spaltabstand hat den gegenteiligen Effekt: Kleinere Spalten bedeuten größere Abstände zwischen den Maxima. Mit der Formel d·sin(αk) = k·λ berechnest du die Winkel, unter denen Maxima auftreten.

Wichtig: Damit Interferenz am Doppelspalt sichtbar wird, muss λ < Spaltabstand sein!

Mechanische und optische Wellen
Was ist eine Welle?
Eine welle ist eine sich räumlich ausbreitende schwingung,
eine Schwingung die von viele

Wellennachweis des Lichts und Abstandsgesetz

Das Abstandsgesetz zeigt einen wichtigen Zusammenhang: Die Lichtintensität ist proportional zu 1/r² - verdoppelt sich der Abstand, wird das Licht viermal schwächer. Das liegt daran, dass sich das Licht auf eine immer größere Fläche verteilt.

Mit einem simplen Laserexperiment kannst du beweisen, dass Licht aus Wellen besteht! Lässt du Laserlicht durch einen Doppelspalt scheinen, siehst du an der Wand ein charakteristisches Interferenzmuster mit einem hellen zentralen Maximum und schwächeren seitlichen Maxima.

Die praktische Berechnung funktioniert so: Du misst die Abstände der Maxima, berechnest mit Pythagoras die Wegdifferenzen und erhältst über die Interferenzbedingungen die Wellenlänge. Typische Werte liegen bei etwa 630 nm für rotes Laserlicht.

Experiment-Tipp: Mit Spaltabstand, Schirmentfernung und Maximaabstand kannst du selbst Wellenlängen messen!

Mechanische und optische Wellen
Was ist eine Welle?
Eine welle ist eine sich räumlich ausbreitende schwingung,
eine Schwingung die von viele

Farbspektrum und Kleinwinkelnäherung

Das sichtbare Lichtspektrum reicht von Rot 780630nm780-630 nm über Gelb und Grün bis zu Violett 430380nm430-380 nm - jede Farbe hat ihre eigene Wellenlänge. Infrarot und UV liegen außerhalb unseres Sehbereichs.

Die Kleinwinkelnäherung vereinfacht deine Berechnungen erheblich: Bei kleinen Winkeln gilt sin(α) ≈ tan(α), wodurch sich der Gangunterschied zu Δs ≈ b·a/d vereinfacht. Hier ist b der Spaltabstand, a der Maximaabstand und d die Schirmentfernung.

Um die Anzahl sichtbarer Maxima zu bestimmen, teilst du den Spaltabstand durch die Wellenlänge. Bei einem Verhältnis von 6 siehst du 13 Interferenzmaxima (das zentrale plus je 6 auf jeder Seite).

Rechentrick: Für die maximale Ordnung gilt: kmax = Spaltabstand/Wellenlänge

Mechanische und optische Wellen
Was ist eine Welle?
Eine welle ist eine sich räumlich ausbreitende schwingung,
eine Schwingung die von viele

Mehrfachspalt und Gitter

Gitter mit vielen Spalten machen Interferenzmaxima viel intensiver und schärfer - perfekt für präzise Wellenlängenmessungen! Der Grundgedanke bleibt gleich: Der Gangunterschied benachbarter Wellenzüge zum k-ten Maximum beträgt Δs = k·λ.

Bei Gittern wird die Analyse komplexer, aber auch genauer. Die erweiterte Formel berücksichtigt die Geometrie und ermöglicht hochpräzise Spektralanalysen, wie sie in der Astronomie oder Materialforschung verwendet werden.

Anwendung: Gitterspektrometer können Wellenlängen auf Bruchteile von Nanometern genau messen!



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Die App ist sehr leicht und gut gestaltet. Habe bis jetzt alles gefunden, nachdem ich gesucht habe und aus den Präsentationen echt viel lernen können! Die App werde ich auf jeden Fall für eine Klassenarbeit verwenden! Und als eigene Inspiration hilft sie natürlich auch sehr.

Stefan S

iOS user

Diese App ist wirklich echt super. Es gibt so viele Lernzettel und Hilfen, […]. Mein Problemfach ist zum Beispiel Französisch und die App hat mega viel Auswahl für Hilfe. Dank dieser App habe ich mich in Französisch verbessert. Ich würde diese jedem weiterempfehlen.

Samantha Klich

Android user

Wow ich bin wirklich komplett baff. Habe die App nur mal so ausprobiert, weil ich es schon oft in der Werbung gesehen habe und war absolut geschockt. Diese App ist DIE HILFE, die man sich für die Schule wünscht und vor allem werden so viele Sachen angeboten, wie z.B. Ausarbeitungen und Merkblätter, welche mir persönlich SEHR weitergeholfen haben.

Anna

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Ich finde Knowunity so grandios. Ich lerne wirklich für alles damit. Es gibt so viele verschiedene Lernzettel, die sehr gut erklärt sind!

Jana V

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Ich liebe diese App sie hilft mir vor jeder Arbeit kann Aufgaben kontrollieren sowie lösen und ist wirklich vielfältig verwendbar. Man kann mit diesem Fuchs auch normal reden so wie Probleme im echten Leben besprechen und er hilft einem. Wirklich sehr gut diese App kann ich nur weiter empfehlen, gerade für Menschen die etwas länger brauchen etwas zu verstehen!

Lena M

Android user

Ich finde Knowunity ist eine super App. Für die Schule ist sie ideal , wegen den Lernzetteln, Quizen und dem AI. Das gute an AI ist , dass er nicht direkt nur die Lösung ausspuckt sondern einen Weg zeigt wie man darauf kommt. Manchmal gibt er einem auch nur einen Tipp damit man selbst darauf kommt . Mir hilft Knowunity persönlich sehr viel und ich kann sie nur weiterempfehlen ☺️

Timo S

iOS user

Die App ist einfach super! Ich muss nur in die Suchleiste mein Thema eintragen und ich checke es sehr schnell. Ich muss nicht mehr 10 YouTube Videos gucken, um etwas zu verstehen und somit spare ich mir meine Zeit. Einfach zu empfehlen!!

Sudenaz Ocak

Android user

Diese App hat mich echt verbessert! In der Schule war ich richtig schlecht in Mathe und dank der App kann ich besser Mathe! Ich bin so dankbar, dass ihr die App gemacht habt.

Greenlight Bonnie

Android user

Ich benutze Knowunity schon sehr lange und meine Noten haben sich verbessert die App hilft mir bei Mathe,Englisch u.s.w. Ich bekomme Hilfe wenn ich sie brauche und bekomme sogar Glückwünsche für meine Arbeit Deswegen von mir 5 Sterne🫶🏼

Julia S

Android user

Also die App hat mir echt in super vielen Fächern geholfen! Ich hatte in der Mathe Arbeit davor eine 3+ und habe nur durch den School GPT und die Lernzettek auf der App eine 1-3 in Mathe geschafft…Ich bin Mega glücklich darüber also ja wircklich eine super App zum lernen und es spart sehr viel Heit dass man mehr Freizeit hat!

Marcus B

iOS user

Mit dieser App hab ich bessere Noten bekommen. Bessere Lernzettel gekriegt. Ich habe die App benutzt, als ich die Fächer nicht ganz verstanden habe,diese App ist ein würcklich GameChanger für die Schule, Hausaufgaben

Sarah L

Android user

Hatte noch nie so viel Spaß beim Lernen und der School Bot macht super Aufschriebe die man Herunterladen kann total Übersichtlich und Lehreich. Bin begeistert.

Hans T

iOS user

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Wellen sind überall um uns herum - von Musik über Handysignale bis hin zum Licht, das du gerade siehst. In der Physik versteht man unter einer Welle eine räumlich sich ausbreitende Schwingung, die Energie transportiert, aber keine Materie bewegt. Das... Mehr anzeigen

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Was ist eine Welle?
Eine welle ist eine sich räumlich ausbreitende schwingung,
eine Schwingung die von viele

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Die wichtigsten Wellenparameter sind schnell erklärt: Die Amplitude zeigt dir, wie stark die Welle ausschlägt, während die Wellenlänge λ den Abstand zwischen zwei Wellenbergen misst. Die Frequenz f gibt an, wie oft pro Sekunde die Welle schwingt, und mit der Formel c = λ · f berechnest du die Ausbreitungsgeschwindigkeit.

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Die Bedingungen sind mathematisch präzise: Konstruktive Interferenz tritt auf, wenn der Gangunterschied Δs = k·λ beträgt k=0,1,2,3...k = 0,1,2,3..., destruktive bei Δs = k½k-½·λ. Je größer die Wellenlänge oder der Schirm-Abstand, desto weiter liegen die Interferenzmuster auseinander.

Der Spaltabstand hat den gegenteiligen Effekt: Kleinere Spalten bedeuten größere Abstände zwischen den Maxima. Mit der Formel d·sin(αk) = k·λ berechnest du die Winkel, unter denen Maxima auftreten.

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Die praktische Berechnung funktioniert so: Du misst die Abstände der Maxima, berechnest mit Pythagoras die Wegdifferenzen und erhältst über die Interferenzbedingungen die Wellenlänge. Typische Werte liegen bei etwa 630 nm für rotes Laserlicht.

Experiment-Tipp: Mit Spaltabstand, Schirmentfernung und Maximaabstand kannst du selbst Wellenlängen messen!

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Die Kleinwinkelnäherung vereinfacht deine Berechnungen erheblich: Bei kleinen Winkeln gilt sin(α) ≈ tan(α), wodurch sich der Gangunterschied zu Δs ≈ b·a/d vereinfacht. Hier ist b der Spaltabstand, a der Maximaabstand und d die Schirmentfernung.

Um die Anzahl sichtbarer Maxima zu bestimmen, teilst du den Spaltabstand durch die Wellenlänge. Bei einem Verhältnis von 6 siehst du 13 Interferenzmaxima (das zentrale plus je 6 auf jeder Seite).

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Die App ist sehr leicht und gut gestaltet. Habe bis jetzt alles gefunden, nachdem ich gesucht habe und aus den Präsentationen echt viel lernen können! Die App werde ich auf jeden Fall für eine Klassenarbeit verwenden! Und als eigene Inspiration hilft sie natürlich auch sehr.

Stefan S

iOS user

Diese App ist wirklich echt super. Es gibt so viele Lernzettel und Hilfen, […]. Mein Problemfach ist zum Beispiel Französisch und die App hat mega viel Auswahl für Hilfe. Dank dieser App habe ich mich in Französisch verbessert. Ich würde diese jedem weiterempfehlen.

Samantha Klich

Android user

Wow ich bin wirklich komplett baff. Habe die App nur mal so ausprobiert, weil ich es schon oft in der Werbung gesehen habe und war absolut geschockt. Diese App ist DIE HILFE, die man sich für die Schule wünscht und vor allem werden so viele Sachen angeboten, wie z.B. Ausarbeitungen und Merkblätter, welche mir persönlich SEHR weitergeholfen haben.

Anna

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Ich finde Knowunity so grandios. Ich lerne wirklich für alles damit. Es gibt so viele verschiedene Lernzettel, die sehr gut erklärt sind!

Jana V

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Ich liebe diese App sie hilft mir vor jeder Arbeit kann Aufgaben kontrollieren sowie lösen und ist wirklich vielfältig verwendbar. Man kann mit diesem Fuchs auch normal reden so wie Probleme im echten Leben besprechen und er hilft einem. Wirklich sehr gut diese App kann ich nur weiter empfehlen, gerade für Menschen die etwas länger brauchen etwas zu verstehen!

Lena M

Android user

Ich finde Knowunity ist eine super App. Für die Schule ist sie ideal , wegen den Lernzetteln, Quizen und dem AI. Das gute an AI ist , dass er nicht direkt nur die Lösung ausspuckt sondern einen Weg zeigt wie man darauf kommt. Manchmal gibt er einem auch nur einen Tipp damit man selbst darauf kommt . Mir hilft Knowunity persönlich sehr viel und ich kann sie nur weiterempfehlen ☺️

Timo S

iOS user

Die App ist einfach super! Ich muss nur in die Suchleiste mein Thema eintragen und ich checke es sehr schnell. Ich muss nicht mehr 10 YouTube Videos gucken, um etwas zu verstehen und somit spare ich mir meine Zeit. Einfach zu empfehlen!!

Sudenaz Ocak

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Diese App hat mich echt verbessert! In der Schule war ich richtig schlecht in Mathe und dank der App kann ich besser Mathe! Ich bin so dankbar, dass ihr die App gemacht habt.

Greenlight Bonnie

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Ich benutze Knowunity schon sehr lange und meine Noten haben sich verbessert die App hilft mir bei Mathe,Englisch u.s.w. Ich bekomme Hilfe wenn ich sie brauche und bekomme sogar Glückwünsche für meine Arbeit Deswegen von mir 5 Sterne🫶🏼

Julia S

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Also die App hat mir echt in super vielen Fächern geholfen! Ich hatte in der Mathe Arbeit davor eine 3+ und habe nur durch den School GPT und die Lernzettek auf der App eine 1-3 in Mathe geschafft…Ich bin Mega glücklich darüber also ja wircklich eine super App zum lernen und es spart sehr viel Heit dass man mehr Freizeit hat!

Marcus B

iOS user

Mit dieser App hab ich bessere Noten bekommen. Bessere Lernzettel gekriegt. Ich habe die App benutzt, als ich die Fächer nicht ganz verstanden habe,diese App ist ein würcklich GameChanger für die Schule, Hausaufgaben

Sarah L

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Hatte noch nie so viel Spaß beim Lernen und der School Bot macht super Aufschriebe die man Herunterladen kann total Übersichtlich und Lehreich. Bin begeistert.

Hans T

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