Theorie:
Bisher haben wir Licht in der Relativitätstheorie nur durch seine Geschwindigkeit charakterisiert. Nun wollen wir auch über seine Eigenschaften als Welle sprechen. Dazu sollten wir zunächst einiges über Wellen wiederholen, was wir bereits in der Optik gehört haben.
Wellen - wie eben das Licht, aber auch beispielsweise Schall- oder Wasserwellen - haben neben ihrer Ausbreitungsgeschwindigkeit drei wichtige Eigenschaften:
- Die Wellenlänge ist der Abstand zwischen zwei Wellenbergen (oder zwei Wellentälern, oder anderen sich wiederholenden Punkten auf einer Wellenlinie). Die Wellenlänge wird typischerweise mit dem griechischen Buchstaben \(\lambda\) (sprich "Lambda") bezeichnet. Da sie eine Länge ist, wird sie in Längeneinheiten (Meter, Millimeter, Nanometer, usw.) angegeben.
Im obigen Bild wäre die Wellenlänge die gesamte Breite der Anzeige, also acht Teilstriche. - Die Frequenz ist gewissermaßen das zeitliche Gegenstück der Wellenlänge. Sie gibt an, wie oft ein Wellenberg (oder ein Wellental oder ein anderer sich wiederholender Punkt der Wellenlinie) an einem festen Ort ankommt. Sie wird entweder mit \(f\) oder dem griechischen Buchstaben \(\nu\) (sprich "Nü") bezeichnet. Die Frequenz hat die Dimension einer inversen Zeit. Sie wird meist in \(Hertz\) gemessen, wobei \(1 Hz = 1 s^{-1}\).
Im obigen Bild lässt sich die Frequenz nicht ablesen, da hier die Zeit nicht dargestellt ist. - Die Amplitude gibt die Höhe der Wellenberge an. Je nach Art der Welle hat sie unterschiedliche physikalische Dimensionen und Einheiten.
Im obigen Bild beträgt die Amplitude zwei Teilstriche nach oben bzw. unten.
Wichtig!
Frequenz und Wellenlänge sind umgekehrt proportional zueinander, hängen also unmittelbar zusammen. Je größer die Frequenz, umso kleiner die Wellenlänge, bzw. umgekehrt.