Wellenphänomene

Wellenphänomene sind Merkmale und Verhaltensweisen von Wellen, also von zeitlich veränderlichen Störfeldern, die sich durch Raum ausbreiten. Wellen übertragen Energie und Impuls, ohne dass Materie dauerhaft mitgenommen wird. Charakteristische Größen sind Frequenz f, Wellenlänge λ und Ausbreitungsgeschwindigkeit c in einem Medium. Der zentrale Mechanismus ist die Superposition von Teilwellen; überlagerte Wellen können Muster erzeugen (Interferenz).

Zu den wichtigsten Phänomenen gehören Reflexion (Rückkehr an Grenzflächen), Brechung (Änderung der Ausbreitungsrichtung beim Durchgang durch Grenzflächen mit anderem Medium), Beugung (Um Hindernisse oder Spalte herum), Interferenz von zwei oder mehr Wellen, Dispersion (unterschiedliche Geschwindigkeiten für verschiedene Frequenzen) und Polarisation (Richtungsabhängigkeit der Schwingungsebene bei transversalen Wellen).

Beispiele zeigen die Breite der Wellenphänomene: Lichtwellen verhalten sich an Spiegeln, Glaslinsen und Prismen; Wasserwellen zeigen Beugung um Inseln und Hindernisse; Schallwellen erzeugen hörbare Interferenzmuster. In der Quantenwelt können Wellenphänomene auch bei der Ausbreitung von Teilchen wie Elektronen auftreten, die dann als Wellen beschrieben werden.

Theoretisch wird oft die Wellengleichung verwendet; in der Optik das Huygens-Fresnel-Prinzip; in der Akustik die lineare Schallwellen-Gleichung. Anwendungen reichen von Teleskopen, Mikroskopen, Radar und Sonar bis hin zur Telekommunikation.