Im eigentlichen Sinn ist Gammastrahlung eine der drei „klassischen“ Formen von radioaktiver Strahlung , und zwar diejenige, die aus hochenergetischen elektromagnetischen Strhalungsquanten, d. h. Photonen besteht. Bei den meisten Alpha- und Betazerfällen werden auch Gammaquanten freigesetzt. Reine „Gammazerfälle“ gibt es nur insofern, als ein Atomkern in einem angeregten Zustand unter Aussendung eines Gammaquants in seinen Grundzustand übergeht. Dabei ändern sich aber weder Protonen- noch Neutronenzahl des Kerns. Im weiteren Sinn versteht man unter Gammastrahlen den energiereichsten Bereich des...
Der Laser war eine der wichtigsten Erfindungen des 20. Jahrhunderts. Der Name ist ein einglisches Akronym (aus Anfangsbuchstaben gebildetes Wort) und steht für l ight a mplification by s timulated e mission of r adiation, auf Deutsch „Lichtverstärkung durch stimulierte Strahlungsemission“. Laserstrahlung zeichnet sich dadurch aus, dass alle Photonen praktisch denselben Quantenzustand besitzen. Dies bedeutet: sie ist monochromatisch , d. h. besitzt eine exakt festgelegte Wellenlänge (bzw. ein extrem schmalbandiges Spektrum ), sie ist extrem scharf gebündelt und sie ist kohärent , d. h., alle...
Die Lichtgeschwindigkeit c ist ursprünglich definiert als die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Licht oder allgemeiner von elektromagnetischen Wellen bzw. Photonen . Genauer ist die Lichtgeschwindigkeit diejenige Geschwindigkeit, mit der sich ein bestimmter Phasenzustand (ein „Wellenberg“ oder ein „Wellental“) einer Lichtwelle ausbreitet. Man spricht daher auch von der Phasengeschwindigkeit des Lichts, im Unterschied zur Gruppengeschwindigkeit , d. h. der Geschwindigkeit, mit der sich die Wellengruppe als Ganzes fortbewegt. Nur im Vakuum stimmen die beiden Geschwindigkeiten überein. Die...
Die vier Maxwell-Gleichungen (nach James C. Maxwell ) beschreiben im Prinzip alle elektrischen, magnetischen und optischen Erscheinungen und sind insofern genauso grundlegend wie die Newton’schen Axiome der Mechanik und das Newton’sche Gravitationsgesetz . Es handelt sich dabei um vier mathematisch relativ anspruchsvolle Differenzialgleichungen , deren eingehende Behandlung normalerweise nicht auf dem Lehrplan der Schule steht. Ihr physikalischer Gehalt lässt sich aber gut in der Sprache der Schulphysik formulieren und drückt sich auch in bekannten Gesetzen des klassischen Elektromagnetismus...
Mikrowellen sind elektromagnetische Wellen im Frequenzbereich zwischen etwa 1 GHz und etwa 0,3 THz (dies entspricht Wellenlängen zwischen 30 cm und 1 mm), manchmal rechnet man auch Wellen ab 300 MHz (entsprechend 1 m) dazu. Die Mikrowellen liegen damit im elektromagnetischen Spektrum zwischen Radiowellen und Infrarotstrahlung . Bei der Erzeugung von Mikrowellen ist zu beachten, dass die in der Elektronik sonst übliche Technik nur bedingt angewendet werden kann, weil die Abmessungen der Bauelemente und die Wellenlängen dieselbe Größenordnung haben. Mikrowellen geringer Leistung erzeugt man...
Ein Photon ( Lichtquant ) ist das Austauschteilchen der elektromagnetischen Wechselwirkung , oder anders ausgedrückt, die kleinste Portion, in der elektromagnetische Felder auftreten können. Die umfassende Theorie, welche das Verhalten von Photonen und elektrisch geladenen Elementarteilchen beschreibt, ist die Quantenelektrodynamik . Viele Eigenschaften des Photons und elektromagnetischer Wellen lassen sich aber auch schon mit einfacheren Modellen erklären. Das Symbol für das Photon ist ein kleines \(\gamma\) („gamma“), etwas inkonsequent werden aber nur besonders energiereiche Photonen als...
In der Optik versteht man unter Polarisation (von lat. polaris „Polarstern“) die Ausrichtung der elektrischen und magnetischen Feldstärke eines Lichtstrahls bzw. einer elektromagnetischen Welle in einer Vorzugsrichtung. Man spricht auch von polarisiertem Licht bzw. von einer polarisierten Welle . Schwingt der elektrische Feldstärkevektor ständig in einer Ebene, spricht man von linearer Polarisation bzw. von linear polarisiertem Licht (Abb.). Dabei stehen der elektrische und der magnetische Feldstärkevektor senkrecht zueinander und beide jeweils senkrecht zur Ausbreitungsrichtung. Die Ebene, in...
Radiowellen sind elektromagnetische Wellen mit Frequenzen zwischen 10 kHz und 30 GHz, was einem Wellenlängenbereich von 30 km bis 1 cm entspricht. Man unterteilt sie in die Wellenlängenbereiche Langwelle, Mittelwelle Kurzwelle und Ultrakurzwelle. Radiowellen dienen v. a. zur Rundfunkübertragung (daher der Name). Aus dem Weltall gelangen Radiowellen verschiedener Herkunft zur Erde. Da die Atmosphäre für viele Bereiche der Radiowellen durchsichtig ist, ist die Radioastronomie neben der Beobachtung bei sichtbaren Wellenlängen der einzige Bereich der Astronomie, der vom Erdboden aus betrieben...
Röntgenstrahlen sind kurzwellige, d. h. energiereiche elektromagnetische Wellen , die im Spektrum zwischen der UV-Strahlung und der Gammastrahlung liegen. Röntgenstrahlung ist unsichtbar, erzeugt Fluoreszenz , hat starke chemische Wirkung (z. B. Schwärzung von Fotoplatten) und hohes Ionisationsvermögen . Sie zeigt wie das Licht Reflexion , Brechung , Beugung , Interferenz und Polarisation . Der Hauptunterschied zum Licht ist das hohe Durchdringungsvermögen für die meisten Stoffe, das den sprichwörtlichen „Röntgenblick“ sowie zahlreiche Anwendungen in der medizinischen Diagnostik ermöglicht...
Ein schwarzer Strahler oder schwarzer Körper ist ein gedachter bzw. idealisierter Körper, der auftreffende Strahlung aller Wellenlängen vollständig absorbiert. Die dadurch aufgenommene Energie strahlt er dann gemäß den Strahlungsgesetzen als Wärmestrahlung wieder ab. Dabei müssen seine maßgeblichen Bestandteile alle dieselbe Temperatur aufweisen. Da er bei niedrigen Temperaturen (z. B. Zimmertemperatur) praktisch kein sichtbares Licht abstrahlt, erscheint er dann also vollkommen schwarz. Mit zunehmender Temperatur leuchtet er aber erst rötlich, dann gelblich und schließlich bläulich. Reale...
Ein Spektrum (von lat. spectrum „Erscheinung“) ist ganz allgemein eine Auftragung von Häufigkeiten oder Intensitäten in einer Menge von Objekten in Abhängigkeit von einer gemeinsamen Eigenschaft aller Objekte. Konkreter wird die übliche Definition: Die Häufigkeits- bzwl Intensitätsverteilung der Farben bzw. Wellenlängen , die in einem Gemisch von elektromagnetischen Wellen im sichtbaren Spektralbereich – auf Deutsch: Licht – enthalten sind. Ein natürlich entstehendes optisches Spektrum ist der Regenbogen . Künstlich kann man optische Spektren mit einem Prisma oder einem optischen Gitter...
Strahlung ist ganz allgemein die gerichtete räumliche und zeitliche Ausbreitung von Energie in Form von Wellen oder Teilchen. Beispiele für Wellenstrahlung ( Wellen ) sind Schall- und elektromagnetische Wellen, für Korpuskular - bzw. Teilchenstrahlung Alpha- oder Betastrahlen ( Radioaktivität ). Unter ionisierender Strahlung versteht man Strahlung, deren Energie ausreicht, um in bestrahltem Material oder Gewebe Elektronen aus Atomen oder Molekülen herauszulösen.