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Ach du liebe Güte, was hat das mit Hifi zu tun ?

Diese Seiten sind ein ganz extremer Abstecher in die Physik der Physiker, fast, wie wenn ein Süd-Italiener mit der Badehose in die Antarktis oder zum Nordpol schwimmt.
Wir lesen eine ganze Menge über unsere Welt und woraus "wir" bestehen. Und wir lesen, daß selbst Albert Einstein nach 50 Jahren nächtelangem intensiven Denkens zugeben mußte, "das mit dem Licht" hätte er immer noch nicht verstanden. Aber das alles kommt weiter unten im Text von Professor Ernst Peter Fischer.

Vorwort von Gert Redlich im Januar 2020

Als ich 1975 an der TH Darmstadt die ersten Vorlesungen in Physik hören "mußte", wollte uns der Professor die Einsteinsche Quanten-Theorie samt Quanten-Sprung und Quanten-Mechanik nahebringen. Ich erinnere mich noch ziemlich genau daran, daß in dem großen Hörsaal an die 500 Gesichter mit offenem Mund gesessen (und gestanden) hatten und offenbar (auch) kein Wort verstanden hatten. Dieser Professor konnte es nicht rüber bringen, auch wenn er eine "Koryphäe" gewesen sein sollte.
Das hatte ich damals an der TH Darmstadt in mehreren Fachrichtungen so erlebt, daß einige Professoren eigentlich keine Vorlesungen hätten halten sollen.

Nach der Lektüre dieses Buches hier von Prof. Fischer (Heidelberg) kann ich heute ergänzen, daß 3 oder 4 zeitlich auseinander gerissene Vorlesungen sowieso nicht gereicht hätten, uns diesen komplexen Stoff zu vermitteln und das ganze Thema auch zu verstehen.

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Teile sind aus dem Titel : "LASER -
Eine deutsche Erfolgsgeschichte von Einstein bis heute."

Wir zitieren Teile aus dem Inhalt von
   
KAPITEL l Einsteins Einsichten
KAPITEL 2 Radio- und Mikrowellen
KAPITEL 3 Rotes Laserlicht
KAPITEL 4 Eine erstaunliche Vielfalt
KAPITEL 5 Die ersten Laser in Deutschland
KAPITEL 6 Flexibel sein
KAPITEL 7 Arbeit mit Licht
KAPITEL 8 Das Strahl Werkzeug
KAPITEL 9 Informationen im Alltag
KAPITEL 10 Ein Gewinn für die Medizin
KAPITEL 11 Weiter in der Wissenschaft
KAPITEL 12 Im öffentlichen Raum

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Das LASER-Licht oder der LASER - Neue Worte aus 1960

Der Laser, den Wissenschaftler als »Strahlquelle« bezeichnen, ist »ein Gerät zur Verstärkung von Licht oder zur Erzeugung eines scharf gebündelten Lichtstrahls«, und seine Erfindung hat viele wichtige Fortschritte der letzten fünfzig Jahre ermöglicht.

»Laser« ist schon längst als ein aus dem Angelsächsischen stammendes Substantiv in den deutschen Wortschatz aufgenommen worden. Es wird zudem als Tätigkeitswort immer geläufiger werden, wenn nicht nur der therapeutische Einsatz dieses erstaunlichen Lichts zunehmen, sondern sich auch die Palette der alltäglichen Gebrauchsgüter erweitern wird, zu deren Fertigung es eingesetzt werden kann.

Der Laser in Wissenschaft und Technik, der Medizin usw.

Der Laser wird in Wissenschaft und Technik, in der Medizin, Biologie, Chemie, in der Messtechnik und in der Materialbearbeitung eingesetzt. Zur digitalen Speicherung von Musik, Bildern und Daten für Computer wird der Laser ebenso verwendet wie für Operationen am Auge. So wurde beispielsweise dem zweijährigen Enkel des Autors ein Hämangiom, ein organisch überflüssiges, die Sicht beeinträchtigendes Geflecht von Blutgefäßen unterhalb einer Augenbraue, mithilfe des Lasers entfernt beziehungsweise »wegge-lasert«, wie es umgangssprachlich heißt. Der behandelnde Arzt konnte den Laserstrahl so präzise einstellen und lenken, dass lediglich eine kaum sichtbare Narbe zurückblieb.

Und was das allgemeine Konsumverhalten angeht, so können Laserstrahlen mit harten Materialien längst ebenso gut umgehen wie mit weichen. Sie fügen zum Beispiel nicht nur massive Karosserieteile beim Autobau zusammen, sondern verschweißen auch die lebensrettenden Airbags. Sie bohren die passenden Löcher sowohl in winzige kristalline Uhrensteine als auch in die flexiblen, biegbaren Sauger auf den Babyflaschen. Und so lassen sich noch viele alltägliche Anwendungen von Lasern nennen, die inzwischen die Tastaturen von Computern beschriften und mit ihren Strahlen sogar dafür sorgen, dass Designerjeans ihre unverwechselbaren Muster durch Ausbleichen der Farbe aufgeprägt bekommen.

Der LASER ist nicht "böse" - im Gegenteil

Laserstrahlen ermöglichen günstige und raffinierte Fertigungen und fördern auf vielfältige Weise schwierige Heilungsprozesse - alles segensreiche Auswirkungen, die in auffallendem Gegensatz zu dem stehen, was viele Menschen leider immer noch mit dem Wort Laser assoziieren, wenn sie es mit den Laserschwertern aus dem Film StarWars oder dem militärischen Einsatz von Laserstrahlen in Verbindung bringen, wie es politische Programme der USA noch in den achtziger Jahren - zu Zeiten des Kalten Kriegs - vorgesehen hatten.

Damals war unter US-Präsident Ronald Reagan die Strategie Defense Initiative (SDI) ins Leben gerufen worden, eine Initiative zum Aufbau eines Abwehrschirms, zu dem Röntgenlaser gehören sollten, mit denen man feindliche Raketen abzufangen hoffte, um die als global angelegt verstandene kommunistische Strategie der alten sowjetischen Führungsriege zu durchkreuzen.
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Im Jahrhundert der Photonik .......

Es besteht kein Zweifel daran, dass es stets militärisches Interesse am Laserlicht gibt, und man darf auch nicht übersehen, dass man sich zumindest im Pentagon bis heute (Stand 2010) - in der Abteilung für "Non-Lethal-Weapons" - Gedanken über die Gebrauchsfähigkeit von Lasern macht. Derzeit wird zum Beispiel an einer Art von Gewehr gearbeitet, mit dem ein Laserpuls auf den Weg gebracht werden soll, der auf der Haut einen stechenden Schmerz bewirkt, ohne dabei Verbrennungen mit bleibenden Schäden zu verursachen.

Der Unsinn oder sogar Blödsinn mit den Todesstrahlen

Aber wer daraus den Schluss zieht, dass Laser »Todesstrahlen« produzieren, wie der deutsche Titel der ersten historischen Darstellung dieses besonderen Lichts in den sechziger Jahren lautete, der behindert sich selbst. Er blockiert seinen Blick auf das, was die Zivilgesellschaft mit dem Laser tatsächlich zustande gebracht hat - nämlich Licht als Mittel der Therapie zu liefern und Strahlen als Werkzeuge der Fertigungstechnik bereitzustellen -, und er verbaut sich die Perspektive auf das, was mit dieser raffinierten Form von Energie künftig möglich wird.

Viel dieser Begriffe kommen aus dem Griechischen

»Licht« wird auf Griechisch als »Phos« oder »Photos« bezeichnet, und wir alle kennen und verwenden die Fotografie als Lichtmalerei, die früher noch »Photographie« geschrieben wurde.

Die optischen Verfahren und Technologien der Übertragung, Speicherung und Verarbeitung des Lichts werden als »Photonik« bezeichnet - ein verhältnismäßig junges Wort griechischen Ursprungs, das an die Stelle der »Optik« rückt, die sich vorwiegend mit Linsen und Spiegeln befasst. Griechische Wurzeln weisen auch die uns längst vertrauten Begriffe »Gen« und »Genetik« oder »Elektron« und »Elektronik« auf, aus denen wir in unserem Alltag gängige Ausdrücke wie »genetische Krankheit« oder »elektronische Datenverarbeitung« ableiten.

Wir leben in einer Zeit des stetigen Wandels ....

Das 20. Jahrhundert (1901-1999) stand - zumindest in seiner zweiten Hälfte - im Zeichen der Elektronik, das heißt, der Erfassung, Bearbeitung und Verarbeitung von Daten durch elektronische Maschinen oder Rechner. Jeder Verstärker, jeder Computer und jedes Mobiltelefon und viele andere Gebrauchsgegenstände, die in Elektronikmärkten feilgeboten werden, bestätigen diese Einschätzung, und es scheint, dass die Elektronik ihren Siegeszug ungebrochen fortsetzt.

Doch es gibt Experten, die anderer Ansicht sind und damit rechnen, dass sich ein neuer Trend abzeichnet und wir Zeugen eines grundlegenden Wandels werden, bei dem die Elektronik ihre führende Rolle abgibt - wenngleich sie weiterhin stark bleibt.

Verantwortlich für diesen Wechsel des technischen Mediums werden der Laser und seine Strahlen sein. Die besonderen Eigenschaften und die Energie des von ihm ausgehenden Lichts - so die Prognose - haben im 21. Jahrhundert das Zeitalter der Photonik eingeläutet.

Eine erste Besonderheit von Laserlicht

Laserlicht gibt es seit fünfzig Jahren - seit dem 16. Mai 1960 -, und wenn es auch merkwürdig klingt : Am Anfang schien niemand etwas damit anfangen zu können. Es wird immer wieder erzählt, dass der Physiker Irnee J.D'Haenens, der dabei war, als Theodore H.Maiman einem rötlich schimmernden Rubinkristall den ersten Laserpuls entlocken konnte, lächelnd seinen Triumph mit dem Satz kommentiert haben soll: »Jetzt haben wir eine Lösung, die nach ihrem Problem sucht.«
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Nur scheinbar (oberflächlich) lustig :
"Eine Lösung, die nach ihrem Problem sucht."

Dieser Ausspruch wird heute noch mit Vorliebe in den Ansprachen zur Eröffnung von Laserfabriken oder Photonikmessen zitiert. Er bildet den Ausgangspunkt für die daran anschließende Erfolgsgeschichte und macht zudem wunderbar die Absichtslosigkeit von Grundlagenforschung beziehungsweise die reine Neugier ihrer Betreiber deutlich.

Als in den späten fünfziger Jahren in verschiedenen Laboratorien versucht wurde, Laserlicht zu produzieren, dachte niemand an konkrete Anwendungen, sondern nur an die Möglichkeit, einen solchen feinen Licht-"Strahl" entstehen zu lassen (natürlich auch mit dem Hintergedanken, auf diese Weise zu Ruhm und Ehre zukommen). Zu Beginn des Jahrzehnts hatten die Forscher theoretisch erkannt, wie sich elektromagnetische Wellen geeignet koordinieren lassen, um einen gebündelten Strahl (besser : ein Strahlen-Bündel) zu erzeugen, und am Ende der fünfziger Jahre galt es, diese Erkenntnisse in die Praxis umzusetzen.

  • Anmerkung : Nach intensiver Aussprache mit einem langjährigen Laser-Experten, wieviel Laserstrahlen denn nun gleichzeitig gesendet werden, ist es nicht sinnvoll, von "einem" Laser-Strahl zu sprechen, auch wenn der sichtbare Lichtstrahl so aussieht. Da werden jede Menge an Photonen gleichzeitig rauskatapultiert (emittiert), die quasi zu einem Strahlenbündel verschmelzen. Es gibt keinen "einzelnen" Laserstrahl. Es ist immer !!! ein Strahlenbündel.

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Wissenschaft erkundet und eröffnet Möglichkeiten

...., die danach den Menschen zur Realisierung offen stehen. Der Forscher hat mit ihrer Bereitstellung zwar seine Schuldigkeit getan, doch das entbindet ihn nicht von der Verpflichtung, als Bürger der Gemeinschaft, in der er lebt, zu helfen, mit den neuen Möglichkeiten umzugehen und gemeinsam Chancen gegen Risiken abzuwägen.

In Bezug auf den Laser erkannten zum Beispiel die Mediziner bald dessen Einsatzmöglichkeiten am Auge, etwa wenn es galt, eine Netzhautablösung zu korrigieren oder zeitig zu verhindern. Doch durch die Anwendung von Laserstrahlen droht dem Auge auch Gefahr. Mit seinem Licht muss man sorgfältiger als mit dem einer Glühbirne umgehen, weil Laser ihre Strahlen nicht kreuz und quer, sondern präzise und nahezu parallel auf die Reise schicken.

Sie können daher vorzüglich in einem Auge auf einen kleinen Punkt zusammengezogen (fokussiert) werden, der dann genau das ergibt, was eine Lupe mit Sonnenlicht erreicht, nämlich einen Brennfleck. Wenn das Laserlicht auf solch eine winzige Fläche konzentriert wird, kann es selbst bei gering(st)en Intensitäten zu Verletzungen und bleibenden Schäden führen, und zwar schon dann, wenn seine Leistung nur ein Hundertstel von der einer Glühbirne beträgt.

Wenn jetzt gefragt wird, ob Laserlicht heilt oder verletzt, lautet die Antwort, dass es heilt, wenn man vorsichtig und sachgemäß mit ihm umgeht. Das ist aber keine Besonderheit, sondern etwas, das bei jedem wirksamen Instrument zu beobachten ist und sich unter anderem mittels eines Messers veranschaulichen lässt, mit dem man sich selbst oder ein Stück Käse schneiden kann.
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Böse »Laserstrahlen« versus gute »Laserbeleuchtung«

Das alltägliche Risiko und die erwähnten politischen Implikationen haben dafür gesorgt, dass in dem Wort »Laserstrahlen« eine Bedrohung mitschwingt. Darum ziehen manche Fachleute es vor, von der »Laserbeleuchtung« zu sprechen, die sie zum Beispiel mit einem wunden Gewebe vornehmen.

Die Energien, die dabei eingesetzt werden, liegen auf jeden Fall so niedrig, dass die milde Bezeichnung gerechtfertigt erscheint, was sie aber nicht unbedingt gut und gebrauchsfähig werden lässt. Beleuchtung klingt aber eher nach Straßen und Bahnhöfen als nach Menschen.

Der Laser kann mit Laser-Licht "belichten" - klingt doch besser

Vielleicht könnte unsere Sprache dem alten Wort von der Belichtung eine neue Bedeutung verleihen, um zu beschreiben, was Laser machen - sie liefern Licht und belichten ihren Gegenstand, nicht nur in der Medizin, sondern auch in der industriellen Fertigung und bei vielen anderen Gelegenheiten, bei denen man Oberflächen behandeln oder besondere fotografische Abbildungen erstellen will.

Wann immer auch Laser zum Einsatz kommen, entfalten sie ihre Wirkung mithilfe der Energie in Form von Licht. Im Rahmen der Wissenschaft gibt es kaum etwas Spannenderes als die Frage, was eigentlich das Licht ist, das zu unserer Freude die Dunkelheit vertreibt, uns die Welt zeigt und seine Spuren in den Dingen hinterlässt, mit denen wir umgehen.

Wenn also vom "Laser" die Rede ist ........

Wir nutzen die Möglichkeiten des Lasers schon seit geraumer Zeit. Die zuverlässigen und längst kostengünstigen Lichtquellen finden sich zum Beispiel in Stereoanlagen, auf denen man CDs abspielt (Anmerkung : Das ist eigentlich unser Haupthema bei dieser ganzen Abhandlung), man trifft auf sie an den Kassen im Supermarkt, an denen Angestellte mit einem Instrument die Barcodes abtasten, man nutzt sie als Laser-pointer, die an die Stelle des Zeigestocks aus alten Schultagen getreten sind, oder man bedient sich ihrer bei den Druckern, die an Computer angeschlossen werden und ausdrücklich Laserdrucker heißen.

Auch wenn wir uns an diese Produkte gewöhnt haben, ist es erstaunlich, dass sie mittels Licht funktionieren. Licht leuchtet und wärmt nicht nur, es überträgt auch Informationen, tastet Oberflächen ab und bearbeitet sie, es schneidet, bohrt und fügt zusammen, und es kann all das und mehr, wenn es von Lasern erzeugt wird.

Wo kommt das Wort "LASER" her ?

Das Wort LASER ist ein Akronym und erfasst einen physikalischen Prozess, bei dem es um das Aussenden (Emission, "E") von elektromagnetischer Strahlung (Radiation, "R"] geht, die wir im Alltag als Licht kennen.

Seit Ende des 19. Jahrhunderts weiß man, dass in einer Glühbirne ein erhitzter Draht diese Art Strahlung aussendet. In der Zwischenzeit haben die Physiker gelernt, diese Strahlung auf trickreiche Weise anzuregen (zu stimulieren, "S") und das dadurch erzeugte Licht massiv zu verstärken (zu amplifizieren, "A").

Das Kunstwort LASER vereint also folgende Vorgänge: die Verstärkung (Amplification, A) von Licht (Light, L], das durch Stimulation (S) zur Emission angeregt worden ist: »Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation« - Lichtverstärkung durch stimuliertes Aussenden von Strahlung.

Genauer müsste es heißen, dass die Physiker bei der Erfindung dieses Akronyms insbesondere an die Verstärkung von sichtbaren Lichtwellen gedacht haben, denn das heute so eingängige Wort ist nach dem weniger populär gewordenen Vorbild »Maser« gebildet worden, das denselben Vorgang in den fünfziger Jahren des 20. Jahrhunderts für sogenannte Mikrowellen (»Microwaves«) erfasst hatte, die trotz der ersten beiden Silben sehr viel größere Wellenlängen als Licht aufweisen.

Solche Mikrowellen bleiben unseren Augen zwar unzugänglich, sie sind den meisten von uns aber inzwischen trotzdem vertraut, vor allem durch den Mikrowellenherd (kurz Mikrowelle genannt], ein Haushaltsgerät zum schnellen Erwärmen von Speisen und Flüssigkeiten.

Die Entwicklung des Sprachgebrauches - Beispiel "RADAR"

Die Verstärkung von Mikrowellen durch Stimulation ist von Forschern in den frühen fünfziger Jahren erfolgreich anvisiert worden, nachdem das Wort »Radar« populär geworden war, das man im Zweiten Weltkrieg ersonnen hatte. Inzwischen benutzen wir diesen Ausdruck ganz selbstverständlich - wir kennen zum Beispiel den Radarschirm, auf dem sich der Weg von Flugzeugen verfolgen lässt, und viele haben Angst vor den Radarfallen, mit denen die Polizei den Verkehr überwacht und zu schnell fahrende Verkehrsteilnehmer zur Kasse bittet.

Dank dieser Vertrautheit hat ein besonderer technischer Fortschritt allgemeine sprachliche und folglich kulturelle Spuren hinterlassen, die sich zum Beispiel darin äußern, dass wir verstehen, was gemeint ist, wenn jemand sagt, er habe seinen Radar ausgefahren, um wahrzunehmen, ob sich um ihn herum etwas zusammenbraut.

Wofür steht eigentlich die Abkürzung "RADAR" ?

Erfolgreiche wissenschaftliche Erkenntnisse finden tatsächlich auf diese Weise Eingang in unser Denken, wobei dies eher individuell unauffällig und kollektiv unbewusst geschieht.

Wer weiß denn überhaupt noch, wofür die Abkürzung RADAR steht? Dieses primär technische Kurzwort setzt sich aus den Anfangsbuchstaben von »Radio Detection and Ranging« zusammen, was man als »Funkortung und Abstandsmessung« übersetzen könnte.

Um das Wort Radar zu benutzen, braucht man weder über seine Wortgeschichte informiert zu sein, noch zu wissen, dass es denselben Wortstamm wie »Radio« aufweist. Diese technische Entwicklung, die ursprünglich "Radiotelegrafie" hieß, bezeichnete die mehr oder weniger kreisförmige Ausstrahlung von elektromagnetischen Wellen zur Übertragung von Nachrichten, wobei der Ursprung der ersten beiden Silben im lateinischen Wort »radius« steckt, das "Strahl" bedeutet. Wie gesagt - man braucht diese Details nicht parat zu haben.
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Man sollte aber doch einsehen, dass unsere Sprachkultur durch Wissenschaft und Technik beeinflusst wird und dass die Handhabung von Strahlung seit der Mitte des 20. Jahrhunderts große Fortschritte gemacht hat - von den langwelligen Radiosignalen über die kürzeren Mikrowellen bis hin zu den sichtbaren Strahlen der Sonne, die wir im engeren Sinne "Licht" nennen.
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Unsere Sprachgewohnheiten verändern sich zu Anglizismen ....

Am Beispiel von Radio und Radar und im kulturellen Ganzen lässt sich verdeutlichen, dass sich unsere Sprachgewohnheiten seit dem Zweiten Weltkrieg geändert haben: So findet die Beschreibung wissenschaftlicher Erkenntnisse seitdem vor allem auf Englisch statt. Und darüber hinaus hat sich die Gesellschaft daran gewöhnt, technische Ausdrücke aufzunehmen und einzusetzen - Information und Energie etwa wurden ebenso früh populär wie Transistor und Kybernetik -, und sie verwendete sogar gern Wortneubildungen, wenn sie nur hübsch klangen und etwas von Nutzen bezeichneten - Radio und Radar zum Beispiel. Kein Wunder, dass sich die Wissenschaft darin gefiel, die Wortspiele fortzusetzen, und so kamen erst der Maser und dann der Laser in Gebrauch, wobei der Ausdruck "Laser" eine weitere bemerkenswerte Wendung deutlich macht.

Ursprünglich erfasste er - wie erwähnt - die physikalischen Vorgänge, mit denen eine bestimmte "Form von Licht" erzeugt wird. Doch sobald diese Prozesse funktionierten - zum ersten Mal im Jahr 1960 -, wechselte das Wort seine Zuordnung.

Es bezeichnete von nun an den Apparat, aus dem das Licht kam. In dieser Bedeutung benutzen wir das Wort "Laser" bis heute, wobei wir beginnen, dessen Leistungsfähigkeit - und die des von den dazugehörigen Geräten produzierten Lichts - in anderen Wortzusammensetzungen zu nutzen, etwa wenn etwas "laserscharf" oder "lasergenau" ausgeführt wird - beziehungsweise wenn wir etwas auf- oder weg"lasern" wollen.

Umgang mit Wellen

Es gibt viele verschiedene Wellenbewegungen in der physikalischen Wirklichkeit

- Wasserwellen,
- Schallwellen,
- La-Ola-Wellen,
- Hirnwellen,
- Dauerwellen und mehr.

Wir kümmern uns hier nur um Wellen, die das Spektrum ausmachen, das wir oben erwähnt haben und zu dem nicht zuletzt die Lichtwellen gehören, die wir mit Hilfe unserer Augen und unseres Gehirns sehen können.

Dieses Spektrum enthält zum Beispiel die Radiowellen, bei denen die Sender "Langwellen" von "Mittel"- und "Kurzwellen" bis hin zu "ultrakurzen Wellen" (UKW) unterscheiden.

Die unsichtbaren Wellen (die »Strahlung«)

Hier finden wir auch die Mikrowellen sowie die Wellen, die mit Wärme verbunden sind, nur dass sie als »Strahlung« bezeichnet werden.

Wir sprechen dann auch von UV-Strahlen (ultraviolett) oder von Röntgenstrahlen; allerdings darf nicht vergessen werden, dass es sich physikalisch immer um dieselbe Erscheinung handelt, die zum ersten Mal im 19. Jahrhundert beschrieben werden konnte.

Wärmestrahlen sind in dieser Darstellung ebenso Wellen wie Licht- oder Röntgenstrahlen, und sie entstehen durch eine Wechselwirkung von elektrischen und magnetischen Feldern.

"Licht" - auch das von Lasern - breitet sich als eine elektromagnetische Welle aus und kann auch auf diese Weise verstanden werden. Das Spektrum von den Radio- bis zu den Röntgenwellen ist als ein einheitliches physikalisches Phänomen zu verstehen, und wir können uns nun daranmachen, die einzelnen Wellen zu unterscheiden und zu charakterisieren.

Die Wellenlänge und die Frequenz

Physikern gelingt dies durch die Größen, die sie als Frequenz oder Wellenlänge bezeichnen und mit griechischen Buchstaben benennen, nämlich "v" (»Nü«) beziehungsweise λ (»Lambda«). Wellen sind durch Aufwärts- und Abwärtsbewegungen charakterisiert, und die Entfernung von einem Wellenberg zum nächsten (oder von einem Wellental zum nächsten) wird als Wellenlänge bezeichnet. Die Frequenz gibt an, wie oft in einer gegebenen Zeiteinheit - etwa in einer Sekunde - eine Welle schwingt, das heißt, wie oft ein Berg zum Tal und umgekehrt wird.

Die beiden Größen - Wellenlänge und Frequenz - sind fest und unverrückbar verknüpft. Sie sind verbunden über die Geschwindigkeit der Wellenbewegung, die zumeist c genannt wird (nach dem lateinischen Wort »celera«). Die Geschwindigkeit einer Welle - die Schnelligkeit ihrer Ausbreitung - kann man als Produkt aus ihrer Frequenz und ihrer Wellenlänge berechnen : c = v x λ

Die Konstanz der Lichtgeschwindigkeit

So einfach diese Relation ist, sie hat eine weitreichende Folge, weil die Geschwindigkeit von elektromagnetischen Wellen wie die von Licht konstant ist, wie man seit Albert Einstein weiß (und was durch einen glücklichen Zufall der Buchstabe c mit ausdrückt, wenn man das englische »constant« benutzt).

Die Konstanz der Lichtgeschwindigkeit bedeutet, dass Wellen mit großer Wellenlänge - die Wellen beim Radio - kleine Frequenzen haben (siehe »Strahlen in Zahlen«).

Und Wellen mit sehr hohen Frequenzen - wie die Röntgenstrahlen - zeichnen sich durch sehr kleine Wellenlängen aus.

Was den sichtbaren Bereich angeht, so hat rotes Licht eine größere Wellenlänge als blaues. Umgekehrt bedeutet das, dass blaues Licht eine höhere Frequenz hat als rotes, und damit passiert etwas, über das sich der gesunde Menschenverstand erneut wundert.

Eine höhere Frequenz bedeutet nämlich, wie im nächsten Kapitel dargelegt wird, eine höhere Energie, und damit wird blaue Strahlung, die gewöhnlich als kühl gilt, energiereicher (»heißer«) als rote Strahlung, weshalb dieser Strahlung eher das Attribut warm zugewiesen wird.

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Die Strahlen jetzt in Zahlen

Das Produkt aus Frequenz und Wellenlänge muss immer die Lichtgeschwindigkeit ergeben, die den unvorstellbar großen Wert von rund 300.000 km/sec annimmt. Mit dieser Konstante lassen sich folgende Zahlen berechnen, wobei die Frequenz in Schwingungen pro Sekunde (Hertz) und die Wellenlängen individuell angegeben werden. Die Tabelle führt nur Beispielzahlen an und berücksichtigt nicht den gesamten Bereich, den Wissenschaftler mit Bezeichnungen wie Röntgenstrahlen oder Mikrowellen erfassen.
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Name Wellenlänge Frequenz (Namen)
     
Gammastrahlen Milliardstel mm 1020 (100 Exahertz)
Röntgenstrahlen Millionstel mm 1017 (100 Petahertz)
Licht Tausendstel mm 1014(100Terahertz])
Infrarote Wärmestrahlen Hundertstel mm 1013 (10 Terahertz)
Radar Millimeter (mm) 1012 (Terahertz)
Mikrowellen Zentimeter (cm) 1011 (100 Gigahertz)
Fernsehen Dezimeter 109 (Gigahertz)
Ultrakurzwellen (UKW) Meter 108 (100 Megahertz)
Mittel-, Langwellen Kilometer 105(100 Kilohertz)

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