Licht und elektromagnetische Strahlung Flashcards
(14 cards)
Was ist Licht aus physikalischer Sicht?
Licht ist eine Form elektromagnetischer Strahlung und kann als Photon (masseloses Elementarteilchen) oder als elektromagnetische Welle beschrieben werden.
Wie ist eine elektromagnetische Welle aufgebaut?
Sie besteht aus einem elektrischen Feld und einem magnetischen Feld, die senkrecht aufeinander stehen und sich gemeinsam in eine Richtung ausbreiten (Transversalwelle).
Was bedeutet es, dass elektromagnetische Wellen Transversalwellen sind?
Die Schwingungsrichtung ist senkrecht zur Ausbreitungsrichtung, im Gegensatz zu Longitudinalwellen wie Schall, wo beide Richtungen parallel sind.
Welche Beziehung besteht zwischen Frequenz und Wellenlänge bei elektromagnetischer Strahlung?
Die Frequenz f und die Wellenlänge \lambda stehen über die Lichtgeschwindigkeit c in folgender Beziehung:
f = c\lambda
Welche Besonderheit haben elektromagnetische Wellen bezüglich ihres Ausbreitungsmediums?
Sie benötigen kein Medium zur Ausbreitung und bewegen sich im Vakuum mit Lichtgeschwindigkeit (c).
Was beschreibt die Wellenlänge \lambda einer elektromagnetischen Welle?
Die Wellenlänge \lambda ist der kleinste Abstand zweier Punkte gleicher Phase einer Welle (z. B. von einem Wellenberg zum nächsten).
Welcher Wellenlängenbereich des elektromagnetischen Spektrums ist für den Menschen sichtbar?
Der Bereich von 380 nm bis 780 nm entspricht dem für den Menschen sichtbaren Licht. Jede Wellenlänge innerhalb dieses Bereichs wird vom Auge als eine bestimmte Farbe wahrgenommen.
Warum ist der sichtbare Bereich des Lichts für den Menschen evolutionär bedeutsam?
Licht dieser Wellenlängen breitet sich gut in Wasser aus, dem ursprünglichen Lebensraum früher Lebewesen. Daher haben sich optische Systeme in diesem Bereich entwickelt.
Was zeigt das Michelson-Morley-Experiment über die Lichtgeschwindigkeit?
Es zeigt, dass sich Licht im Vakuum immer mit derselben Geschwindigkeit bewegt – unabhängig von der Bewegung der Quelle oder des Beobachters.
Wie lautet die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum?
Die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum beträgt ca. 299.792.458 m/s, oft auf 3{,}0 \times 10^8 \, \text{m/s} gerundet.
Welche Beziehung besteht zwischen Wellenlänge, Frequenz und Energie elektromagnetischer Strahlung?
Je kürzer die Wellenlänge, desto höher sind Frequenz und Energie der Strahlung. Umgekehrt bedeutet eine längere Wellenlänge eine niedrigere Frequenz und Energie.
Wie hoch ist ungefähr die Quantenenergie der Gammastrahlung?
Gammastrahlung mit einer Wellenlänge von ca. 5 pm besitzt eine Quantenenergie von etwa 200 keV.
Warum ist Gammastrahlung für Lebewesen gefährlich?
Aufgrund ihrer hohen Energie kann sie Gewebe massiv schädigen – z. B. nach einem Reaktorunglück sogar das Fleisch vom Knochen brennen.
Wie wird die Energie der Gammastrahlung medizinisch genutzt?
In der Nuklearmedizin wird die Energie der Gammastrahlung kontrolliert eingesetzt, um z. B. bösartige Tumore gezielt zu behandeln.
