Schwingungen und Wellen zeigen sich in vielen Alltagsphänomenen der Physik, d. h. in der Lebenswelt von Schülerinnen und Schülern. Dazu zählen in der Mechanik Beispiele wie Schaukeln, Seilwellen oder Wasserwellen am Strand, in der Akustik Schallwellen durch beliebige Geräusche oder stehende Wellen in Musikinstrumenten und im Elektromagnetismus die allgegenwärtigen elektromagnetischen Wellen. Letztere haben vielfältigste Anwendungen, z. B. Erhitzen mit Mikrowellengeräten, Kommunizieren mit Smartphones, Datenübertragung mit Lichtleitern oder Fotografieren mit Kameras, ganz zu schweigen von medizinischen Anwendungen der Endoskopie, des Röntgens oder laserbasierten chirurgischen Eingriffen. Viele dieser Anwendungen haben ein enormes Motivationspotenzial in der Lehre, weshalb das Thema fest in Lehrplänen der Sekundarstufen verankert ist. Im Folgenden werden zunächst allgemeine Grundlagen und Gemeinsamkeiten der Beschreibung beliebiger Wellen diskutiert, bevor das Hauptaugenmerk auf elektromagnetische Wellen und ausgewählte Anwendungen gelegt wird.

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Elektromagnetische Wellen – Grundlagen und ausgewählte Anwendungen

  • Michael Vollmer

摘要

Schwingungen und Wellen zeigen sich in vielen Alltagsphänomenen der Physik, d. h. in der Lebenswelt von Schülerinnen und Schülern. Dazu zählen in der Mechanik Beispiele wie Schaukeln, Seilwellen oder Wasserwellen am Strand, in der Akustik Schallwellen durch beliebige Geräusche oder stehende Wellen in Musikinstrumenten und im Elektromagnetismus die allgegenwärtigen elektromagnetischen Wellen. Letztere haben vielfältigste Anwendungen, z. B. Erhitzen mit Mikrowellengeräten, Kommunizieren mit Smartphones, Datenübertragung mit Lichtleitern oder Fotografieren mit Kameras, ganz zu schweigen von medizinischen Anwendungen der Endoskopie, des Röntgens oder laserbasierten chirurgischen Eingriffen. Viele dieser Anwendungen haben ein enormes Motivationspotenzial in der Lehre, weshalb das Thema fest in Lehrplänen der Sekundarstufen verankert ist. Im Folgenden werden zunächst allgemeine Grundlagen und Gemeinsamkeiten der Beschreibung beliebiger Wellen diskutiert, bevor das Hauptaugenmerk auf elektromagnetische Wellen und ausgewählte Anwendungen gelegt wird.