Elektromagnetische Welle

In der Elektrodynamik sind Elektromagnetische Wellen Wellen, bei denen sich die beiden folgenden Energie-Formen zyklisch ineinander umwandeln:

• elektrische Feld-Energie
• magnetische Feld-Energie

Gemäß den physikalischen Gesetzen von James Maxwell gibt es folgenden Zusammenhang:

Ein sich in seiner Stärke änderndes magnetisches Feld erzeugt (senkrecht zu seinen Feldlinien) ein elektrisches Feld. Ein sich in seiner Stärke änderndes elektrisches Feld erzeugt (senkrecht zu seinen Feldlinien) ein magnetisches Feld. Findet diese Änderung sinusförmig statt, ändert sich das erzeugte Feld ebenfalls sinusförmig und kann wieder ein weiteres erzeugen usw. Auf diese Weise entsteht eine elektromagnetische Welle.

Das besondere an der elektromagnetischen Welle (z.B. im Vergleich zu einer Schall-Welle) ist, dass kein Träger vorhanden sein muss; also eine solche Welle kann sich im absolut leeren Raum ausbreiten.

Im Vakuum breitet sich eine elektromagnetische Welle mit der Vakuum-Lichtgeschwindigkeit c₀ = 299.792.458 m/s aus. In einem Medium (also in Materie) verringert sich die Geschwindigkeit abhängig von der elektrischen Dielektrizität und der magnetischen Permeabilität des Stoffes.

Beispiele für elektromagnetische Wellen sind (in zunehmender Frequenz, bzw. abnehmender Wellenlänge)

• Langwellen (Rundfunk) ca. 50 kHz, 6 km
• Mittelwellen (Rundfunk) ca. 500 kHz, 600 m
• Kurzwellen (Rundfunk) ca. 5 MHz, 60 m
• UKW (Rundfunk, Radar) ca. 50 MHz, 6 m
• UHF (Fernsehen, Mikrowellenherd, Handy) ca. 500 MHz/60 cm
• SHF (Satellitenfernsehen) ca. 5 GHz, 6cm
• Infrarotstrahlung unter 375 THz, über 800 nm
• Licht ca. 500 THz, 600 nm
• Ultraviolettstrahlung über 750 THz, unter 400 nm
• Röntgenstrahlung
• Gammastrahlung (radioaktive Strahlung)

Insbesondere bei den kurzwelligen Erscheinungsformen der elektromagnetischen Wellen (z.B. Gammastrahlung) eignet sich das oben beschriebene Wellenmodell nicht, um alle beobachtbaren Phänomene zu beschreiben. Vielmehr treten die Eigenschaften einzelner Photonen, der 'Teilchen' der elektromagnetischen Strahlung, in den Vordergrund, und bestimmen die beobachteten Vorgänge. Der Wellencharakter (etwa Interferenz) tritt dagegen zurück.