Wellentheorie

Wellentheorie bezeichnet in der Physik eine Theorie, die Naturphänomene durch wellenförmige Störungen in Medien oder Feldern beschreibt. Sie gilt für verschiedene Arten von Wellen, etwa mechanische Wellen in Gasen, Flüssigkeiten und Festkörpern (Schall, Wasserwellen), sowie elektromagnetische Wellen wie Licht; in der modernen Physik werden auch Quantenfelder als Wellen beschrieben.

Historisch spielte die Wellentheorie der Optik eine zentrale Rolle. Huygens entwickelte eine Wellentheorie des Lichts, die Interferenz und Beugung erklären konnte. Fresnel und andere verfeinerten diese Sicht. Die konkurrierende Corpusculartheorie von Newton konnte Phänomene wie Interferenz zunächst nicht befriedigend erklären. Die Formulierung der Maxwell-Gleichungen zeigte Licht als elektromagnetische Welle und festigte den Wellencharakter der Optik.

In der Akustik ist die Wellentheorie grundlegend: Druck- und Dichtevariationen breiten sich als Schallwellen aus. Wasserwellen folgen ähnlichen Prinzipien. In der Hydrodynamik gelten Wellen als Lösungen von wellenartigen Gleichungen; Beugung und Interferenz erklären Muster.

Im 20. Jahrhundert erweiterte sich das Konzept durch die Wellennatur der Materie: De Broglie postulierte, dass Teilchen wie Elektronen Wellencharakter besitzen. In der Quantenmechanik werden Teilchen durch Wahrscheinlichkeitswellen beschrieben; Interferenz und Beugung ergeben sich aus diesen Wellen, während Messungen oft ein teilchenhaftes Verhalten zeigen. Damit koexistieren Wellen- und Teilcheneigenschaften; moderne Theorien fassen dies durch Felder und Quantenfelder.

Wellentheorie wird heute häufig als historischer Begriff in der Optik und Akustik verwendet und zugleich als Grundlage für das Verständnis der Quantenmechanik gesehen, die Wellencharakteristik in der Mikrowelt betont.