Lichtwellen

Lichtwellen bezeichnen elektromagnetische Wellen, die als Licht im alltäglichen Sinn wahrgenommen werden. In der Physik umfasst der Begriff das gesamte Spektrum elektromagnetischer Strahlung, deren Ausbreitung sich durch Vakuum und durch Medien mit unterschiedlichem Brechungsindex auszeichnet. Im Vakuum beträgt die Ausbreitungsgeschwindigkeit c etwa 299.792 Kilometer pro Sekunde. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit in einem Medium ist kleiner, v = c/n, wobei n der Brechungsindex ist.

Lichtwellen sind transversale Wellen: Die elektrischen und magnetischen Felder schwingen senkrecht zueinander und zur Ausbreitungsrichtung. Eigenschaften wie Wellenlänge λ und Frequenz f stehen durch λ f = c in Beziehung. Lichtwellen können polarisiert sein und zeigen Phänomene wie Interferenz, Beugung und Dispersion. In heterogenen Medien können verschiedene Farben mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten reisen, was zur Brechung führt.

Quantenaspekt: Lichtwellen verhalten sich auch wie Teilchen, Photonen. Deren Energie entspricht E = h f und Impuls p = h/λ. Thus lässt sich Licht sowohl mit klassischen Feldtheorien als auch mit der Quantenmechanik beschreiben, je nach Fragestellung.

Anwendungen: Das Verständnis von Lichtwellen bildet die Grundlage der Optik, der Glasfaserkommunikation, Spektroskopie, Bildgebung und Lasertechnik. Im Alltag bestimmt das Reflektions- und Absorptionsverhalten von Licht, wie wir Objekte sehen, während technische Instrumente wie Teleskope und Mikroskope auf kontrollierte Ausbreitung von Lichtwellen angewiesen sind.