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Elektromagnetisches Spektrum: Von Wechselstrom bis Gammastrahlung

Elektromagnetisches Spektrum: Von Wechselstrom bis Gammastrahlung

Das elektromagnetische Spektrum umfasst alle Wellenlängen vom sichtbaren Licht bis zur unsichtbaren Gammastrahlung. Das sichtbare Licht ist jedoch nur ein kleiner Teil des elektromagnetischen Spektrums. Dazu zählen nämlich auch Radiowellen, Mikrowellen, das infrarote Licht und das ultraviolette Licht sowie die Röntgen- und Gammastrahlung. Das elektromagnetische Spektrum teilt die Wellenlängen des Lichtes sowie diejenigen der hoch- und niederenergetischen Strahlung in bestimmte Frequenzbereiche ein. Die Frequenz wird dabei in der Masseinheit Hertz beschrieben. Ausserdem wird die Wellenlänge alternativ dazu auch in Form von Metern angegeben. Das elektromagnetische Spektrum ist für die Medizin, die Elektrotechnik und die Physik von grosser Bedeutung.

Aus welchen Klassen besteht das Spektrum?

Die Einteilung des elektromagnetischen Spektrums ist eher willkürlich in Klassen eingeteilt und reicht von sehr langwelligen Strahlen bis hin zu extrem kurzwelligen. Es umfasst jedoch das gesamte Spektrum der elektromagnetischen Strahlung, deren Basis die Lichtteilchen oder Photonen sind. Im Prinzip wird das System in sechs Klassen eingeteilt.

  • Radiowellen
  • Mikrowellen
  • Infrarot
  • Ultraviolett
  • Röntgenstrahlung
  • Gammastrahlung

Radiowellen weisen eine lange Wellenlänge auf, während Gammastrahlen extrem kurzwellig sind. Die Klasse der Niedrigfrequenz weist eine noch grössere Wellenlänge auf als die Radiowellen.

Wie werden Wellenlängen gemessen?

Die Angabe der Wellenlängen wird in Metern gemessen, wobei das Spektrum sehr breit gestreut ist. Er reicht von Kilometern (Radiowellen) bis hin zum Pikometern (Gammastrahlen). Alternativ dazu gibt es auch eine Angabe in Frequenz. Die Frequenz bezeichnet die Anzahl der Schwingungen von Wellen in einem bestimmten Zeitraum (Periodendauer). Dieser wird in Hertz (Hz) angegeben und reicht analog zu den Meterangaben von 30 Kilohertz bis 30 Exahertz. Im Niederfrequenzsektor reicht die Skala sogar bis zu drei Hertz. Das elektromagnetische Spektrum von Strom befindet sich in dieser Kategorie. Der Wechselstrom aus der Steckdose hat eine Frequenz von einem bis zehn Megameter oder 30 bis 300 Hz.

Welche Wellenlängen hat das sichtbare Licht?

Das sichtbare Licht bewegt sich in einem Bereich von 380 bis 780 nm (Nanometer). Die Wellenlänge bestimmt gleichzeitig das Farbspektrum des sichtbaren Lichtes, das von rot bis violett reicht. Deutlich sichtbar sind diese Phänomene beim Regenbogen. Das für das menschliche Auge nicht erkennbare Licht liegt im Infrarotbereich sowie im UV-Bereich. Das für uns sichtbare Licht teilt sich dabei wie folgt auf:

  • Rot = 640 bis 780 nm
  • Orange = 600 bis 640 nm
  • Gelb = 570 bis 600 nm
  • Grün = 490 bis 570 nm
  • Blau = 430 bis 490 nm
  • Violett = 380 bis 430 nm

Wellenlängen des Lichtes, die sich über 780 Nanometer befinden, liegen im Infrarotspektrum. Dazu gehört auch die Infrarotstrahlung. Wellenlängen unter 380 Nanometer fallen in den Ultraviolettbereich. Diese beiden Stufen sind für das menschliche Auge jedoch nicht mehr sichtbar.

Was ist Strahlung?

Strahlung bezeichnet die Ausbreitung von Wellen und Teilchen. Man spricht in diesem Zusammenhang auch vom sogenannten Welle-Teilchen-Dualismus. In manchen Fällen unterteilt man die Strahlung noch in Teilchen- oder Korpuskularstrahlen und in Wellenstrahlung. Heute weiss man, dass sich Strahlen sowohl in Wellen als auch in Teilchen gleichzeitig ausbreiten. Die Strahlung wird in der Physik ebenfalls in verschiedene Kategorien eingeteilt.

  • Elektromagnetische Wellen
  • Teilchenstrahlung
  • Weltraumstrahlung
  • Ionisierende Strahlen
  • Harte und weiche Strahlung

Was versteht man unter Frequenz?

Die Frequenz gibt in der Physik die Zahl der Wiederholungen eines bestimmten Vorgangs innerhalb eines bestimmten Intervalls an. In diesem Fall bezeichnet die Frequenz die Anzahl der Schwingungen pro Sekunde und wird in Hertz gemessen. Mathematisch betrachtet existieren gewisse Zusammenhänge von Frequenz, Wellenlänge und Periodendauer. Aus diesem Grund kann die Wellenlänge auch in eine entsprechende Frequenz umgerechnet werden.

Wo arbeitet man mit dem elektromagnetischen Spektrum?

Das elektromagnetische Spektrum ist vor allem in der Physik und in der Elektrotechnik von grosser Bedeutung. Es gibt ein natürliches elektromagnetisches Feld, das von der Erde selbst erzeugt wird und auch die Weltraumstrahlung sowie das Licht der Sonne bestehen aus elektromagnetischen Wellen. In der modernen Technik haben elektromagnetische Felder vor allem bei Handys oder bei Elektrogeräten eine Bedeutung. Auch in der Medizin werden elektromagnetische Felder erzeugt, um den menschlichen Körper zu untersuchen. Dazu gehört beispielsweise die Röntgentechnik oder die Kernspintomografie. Im technischen Bereich sind elektromagnetische Wellen in erster Linie beim Rundfunk, bei der Mobiltelefonie sowie bei elektrischen Überlandleitungen wichtig.

Wann ist elektromagnetische Strahlung gefährlich?

Die elektromagnetischen Strahlen sind vor allem im hochfrequenten Bereich für den Menschen gefährlich. Das gilt beispielsweise für die Gammastrahlung. Sie kann das Erbgut in den Zellen zerstören. Bei einer hohen Dosis an Radioaktivität kommt es innerhalb weniger Minuten zum Tod. Negative Wirkungen hat die von den elektromagnetischen Strahlen ausgehende Energie jedoch auch im Zusammenhang mit Handymasten oder bei Überlandleitungen. Hier tritt bei der Überschreitung bestimmter Grenzwerte eine Gesundheitsschädigung ein. Das Ausmass dieser gesundheitsschädlichen Wirkungen ist aber wissenschaftlich und medizinisch nach wie vor umstritten.

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