1000 Antworten

Warum benötigen Schallwellen ein Medium, Wärme- oder Radiowellen aber scheinbar nicht?

Stand
Autor/in
Gábor Paál
Gábor Paál

Schallwellen sind im Grunde Druckwellen. Wenn jemand in eine Trompete bläst, dann macht die Trompete mit der Luft das Gleiche wie ein Saunameister, der das Handtuch schwingt und so einen kurzen Windstoß erzeugt, der sich durch den Raum ausbreitet. Der Trompeter bringt die Luftsäule im Instrument zum Schwingen, und diese Schwingungen übertragen sich auf die Luft. Der Unterschied zum Saunameister ist: Die Trompete erzeugt nicht einen Windstoß, eine Druckwelle, sondern Hunderte ganz kleine in jeder einzelnen Sekunde. Man kann sich das so vorstellen, dass die Luft kurz verdichtet wird, die Luft sich entspannt und dabei die Energie – den Druck – an die benachbarte Luftschicht wieder abgibt. Es sind also Druckwellen – nur sind sie so schwach, das wir sie nicht als Windstoß spüren. Dafür ist aber unser Ohr darauf ausgelegt, diese schwachen Druckwellen wahrzunehmen und für unser Gehirn in Töne zu verwandeln. Je schneller die Luft schwingt, je höher die Frequenz, desto höher ist der Ton. Das Entscheidende ist: Die Luft bzw. allgemein ein Medium – ist für die Schallübertragung nötig. Es kann auch Wasser oder sonst etwas sein, aber es muss eine Masse geben, die sich verdichten und entspannen kann. Sonst kann sich der Schall nicht fortpflanzen. Wärme und Radiowellen dagegen sind elektromagnetische Wellen, genau wie Lichtwellen oder  Röntgenstrahlung. Und ein wesentlicher Unterschied ist: Es sind eben keine Druck- oder Stoßwellen, die sich durch die Länge des Raums ausbreiten (Physiker sprechen hier von "Longitudinalwellen") – wo die Luft ganz schnell "vor- und zurückwackelt". Elektromagnetische Wellen haben mehr Ähnlichkeit mit einem Seil, das man durch Auf-und-ab-Bewegungen zum Schwingen bringt, sodass das Seil Wellen bildet, die sich durch den Raum fortpflanzen. Hier sprechen Physiker von Transversalwellen. So ein Seil könnte man auch im Vakuum – oder im Weltraum – zum Schwingen bringen; dazu braucht es kein äußeres Medium. Und so ungefähr kann man sich das auch mit elektromagnetischen Strahlen vorstellen. Deren Schwingungen ähneln mehr denen eines schwingenden Seils als einer Druckwelle in der Luft oder im Wasser; deshalb brauchen sie kein Medium.

Nun gibt es bei Radiowellen, Licht- oder Wärmestrahlen aber nun mal kein "Seil" – was schwingt denn da?

Was schwingt, sind die elektrischen und magnetischen Felder. Das ist natürlich nicht ganz so anschaulich wie ein Seil. Wir kennen das Magnetfeld der Erde – das ist ein großes Feld, das sich um den Globus spannt. Genau kennen wir elektrische Felder zum Beispiel zwischen positiv und negativ geladenen Teilchen. Und diese Felder gibt es eben auch im Kleinen – und sie können schwingen. Je nachdem, wie schnell sie schwingen, handelt es sich um Wärmestrahlung, um Radiowellen, Licht oder um Röntgenstrahlen. Das ist abstrakt, aber die Art der Welle ist in beiden Fällen die gleiche wie die Welle, die sich entlang eines schwingenden Seils fortpflanzt. Deshalb braucht sie – anders als der Schall – kein äußeres Medium.

Derzeit gefragt

Redewendung Man sagt: "Das kommt mir spanisch vor." Warum nicht italienisch oder französisch?

Als Karl V. im Jahr 1519 zum König von Deutschland gewählt wurde, zog er mit seinem spanischen Hofstaat nach Deutschland. Zur Verwunderung der Deutschen. Karl sprach nicht gern Deutsch und wenn, dann nur mit seinem Pferd. Von Rolf-Bernhard Essig

Geschichte Wie entstand die deutsche Nationalflagge?

Die Kombination Schwarz-Rot-Gold entstand vor gut 200 Jahren. Doch wofür stehen die Farben? Von Gábor Paál. Text und Audio dieses Beitrags stehen unter der Creative-Commons-Lizenz CC BY-NC-ND 4.0. Hinweis: Der Beitrag enthält am Ende einen kleinen Fehler: Die DDR-Flagge enthielt nicht "Hammer und Sichel", sondern "Hammer und Zirkel".

Technik Warum brummen ältere Kühlschränke lauter als neue?

Wenn Kühlschränke altern, kann das Brummen des Kondensators häufiger und lauter werden. Das kann z. B. am Dichtungsring liegen. Von Gábor Paál | Text und Audio dieses Beitrags stehen unter der Creative-Commons-Lizenz CC BY-NC-ND 4.0.

Klima Versprühen Flugzeuge am Himmel Aluminium, um eine weitere Klimaerwärmung zu verhindern?

Nein, stimmt nicht. Es ist eine Verschwörungstheorie, die sich seit Jahren hält: Die „bösen Amerikaner“ sprühen, damit sie an ihrer Klimapolitik nichts ändern müssen, stattdessen Metalle in die Atmosphäre, sodass die die Sonnenstrahlen reflektieren und sich das Klima auf diese Weise wieder abkühlt ... Von Gábor Paál | Text und Audio dieses Beitrags stehen unter der Creative-Commons-Lizenz CC BY-NC-ND 4.0.

Tierverhalten Was sind die größten Missverständnisse zwischen Mensch und Hund bzw. Katze?

Häufig streichelt man Hunde zur Begrüßung über den Kopf oder man beugt sich über sie. Das ist für den Hund eine bedrohliche Geste. Von Franziska Kuhne | Text und Audio dieses Beitrags stehen unter der Creative-Commons-Lizenz CC BY-NC-ND 4.0

Redensart Warum haben Adelige "blaues Blut"?

Der Ausdruck "blaues Blut" hat seinen Ursprung wohl in Spanien ("sangre azul"). Das hat mit den Adern zu tun, die bläulich durch die Haut schimmern. Von Gábor Paál | Text und Audio dieses Beitrags stehen unter der Creative-Commons-Lizenz CC BY-NC-ND 4.0.

Redewendung Woher kommt die Redewendung "Wes Brot ich ess, des Lied ich sing"?

Minnesänger zogen früher von Hof zu Hof, um mit Singen für ihren Unterhalt zu sorgen. Und da war es besser, den Grafen oder Fürsten, dem der Hof gehörte, nicht zu verärgern. Von Rolf-Bernhard Essig

Gesundheit Mit dem Rauchen aufhören: Wann ist der Körper wieder auf Nichtraucherniveau?

Das Rauchen hat viele Auswirkungen auf den Körper. Manche verschwinden, wenn man aufhört, schneller, andere brauchen länger. Recht schnell verschwinden die unmittelbaren Symptome, also der Raucherhusten und die Kurzatmigkeit. Von Gábor Paál | Text und Audio dieses Beitrags stehen unter der Creative-Commons-Lizenz CC BY-NC-ND 4.0.

Sprachgeschichte Woher kommt: "Dem fällt kein Zacken aus der Krone"?

Ursprünglich geht es hier um den Brautkranz. Der Brautkranz ist ja oft mit schönen Steinen oder Perlen geziert. Da galt es als besonders übles Zeichen, wenn ein Stein aus dieser Brautkrone herausfiel. Von Rolf-Bernhard Essig