Zusammenhang Energie/Wellenlänge/Amplitude

Abulero · Anmeldungsdatum: 08.12.2017 Beiträge: 1

Meine Frage:
Hallo,

im Rahmen meines Medizinstudiums, kommen ständig Wellen vor und ich habe das Gefühl, dass keiner wirklich weiß wie die einzelnen Parameter (Frequenz, Amplitude, Energie) wirklich zusammenhängen.

Beispiele wären: Luftschall (Sonografie, Innenohr), elektromagnetische Wellen (UV, IR, etc.) bzw.

Dazu ein paar Fragen:

1. Sind diese alle nichtlineare Dynamiken? D.h. die Welle beschreibt eine nichtlineare Funktion.

2. Wie hängen Energie und Wellenlänge bzw. Energie und Amplitude zusammen? Es wird immer gesagt, dass UV Licht am energiereichsten wäre, da es am kurzwelligsten ist. Gibt es denn keine IR Strahlung mit z.B. riesiger Amplitude die gleich energiereich ist? Z.B. beim photoelektrischen Effekt ist die Energie nur zur Frequenz und nicht zur Amplitude proportional. Wie soll denn eine Welle zugleich ein Teilchen sein wenn es kein Übertragungsmedium benötigt? Wo kommt dieses Teilchen plötzlich her?

3. Wie können elektromagnetische Wellen kein Übertragungsmedium benötigen? Was soll dann elektrisch/magnetisch sein?

Meine Ideen:
Das große Rätsel des Welle-Teilchen Dualismus. Und wieder komme ich nicht umhin die Quantenmechanik verstehen zu müssen Big Laugh

Äther · Anmeldungsdatum: 22.12.2011 Beiträge: 387

Huggy · Anmeldungsdatum: 16.08.2012 Beiträge: 785

Fraktale Dimension · Anmeldungsdatum: 15.08.2019 Beiträge: 1

Ich würde das gerne genauer Wissen. Wenn ich ein Seil das an einem Ende befestigt ist, am anderen auf und ab bewege, kann ich die Frequentz der Welle durch schnelleres Bewegen erhöhen und damit mehr Energie in die Welle leiten. Wenn ich bei gleicher Frequenz die Amplitude erhöhe leite ich doch auch mehr Energie in die Welle. Also "Warum" spielt die Amplitude bei einer elektromechanischen Welle keine Rolle? Liegt es daran, das es eine Transversalwelle ist? Falls ja, kann ich mir den Grund aber auch nicht herleiten. Wer kann helfen? Danke erstmal.

Mathefix · Anmeldungsdatum: 05.08.2015 Beiträge: 5868 Wohnort: jwd

Myon · Anmeldungsdatum: 04.12.2013 Beiträge: 5888

@Fraktale Dimension: Siehe den Beitrag von Huggy. Es sagt niemand, die Amplitude sei bei einer elektromagnetischen Welle nicht relevant. Für die Intensität der Strahlung ist sie das sehr wohl (es gilt wie erwähnt

).

Sagt man wie im 1. Beitrag UV-Licht sei „energiereicher“ als zB. IR-Licht, so bezieht sich das nicht auf die Intensität des Lichts, sondern auf die Energie der einzelnen Photonen. Ein Lichtstrahl im IR-Bereich kann sehr wohl eine höhere Intensität (Energie pro Zeit und Fläche) haben als ein Lichtstrahl im UV-Bereich.

Für die Wirkung der Strahlung ist aber oft die Energie der einzelnen Photonen relevant, und nicht oder viel weniger die Intensität. Siehe z.B. für einen einfachen Fall den Photoeffekt: da immer einzelne Photonen absorbiert werden, hängt die kinetische Energie der herausgelösten Elektronen nur von der Photoenenenergie ab. Die Zahl der pro Zeit herausgelösten Photonen wiederum ist bei einer bestimmten Wellenlänge proportional zur Intensität.
Ebenso ist für Strahlungsschäden die Photonenenergie wichtig. Nur genügend energiereiche Photonen können Atome oder Moleküle ionisieren und damit etwa das Erbgut schädigen.