Wellenlänge

Wellenlänge (λ) bezeichnet den räumlichen Abstand, über den sich die Phase einer Welle wiederholt. Bei einer harmonischen Sinuswelle entspricht sie dem Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden gleichen Phasenpunkten, zum Beispiel zwei Maxima. Die Wellenlänge ist eine charakteristische Eigenschaft der Welle und hängt vom Medium sowie von der Frequenz ab.

Der Zusammenhang mit Frequenz und Ausbreitungsgeschwindigkeit wird durch λ = v / f beschrieben, wobei v die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Welle im Medium ist. Im Vakuum gilt v = c (ca. 299 792 458 m/s), sodass λ = c / f. In einem Medium mit Brechungsindex n gilt v = c / n und λ = λ0 / n, wobei λ0 die Wellenlänge im Vakuum ist.

Für Lichtwellen lässt sich die Wellenlänge auch über die Photonenergie f zwei Wege ausdrücken: E = h f = h c / λ, wobei h das Plancksche Wirkungsquantum ist. Die Wellenlänge wird in der Praxis in Metern oder in Nanometern (nm) angegeben; im sichtbaren Spektrum liegen etwa 380 bis 750 nm. Wellenlängen erstrecken sich im gesamten Spektrum von langen Radiowellen bis zu kurzen Gammastrahlen; die jeweiligen Bereiche definieren unterschiedliche Anwendungen und Messverfahren.

Anwendungen spielen eine zentrale Rolle in Wissenschaft und Technik: Spektroskopie, Optik, Lasertechnik, und die Bestimmung von Materialeigenschaften durch Interferenz- oder Beugungsmethoden. Die Wellenlänge ist damit eine grundlegende Größe zur Charakterisierung von Wellen und ihrer Wechselwirkung mit Materie.