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Amplitude, Frequenz & Wellenlänge

1. Schwingung

Im Zusammenhang mit der Entstehung und Ausbreitung von Schall fällt oft der Begriff Welle bzw. Schallwelle. Zur Beschreibung dieser Welle werden dann Begriffe wie Wellenlänge, Amplitude und Frequenz verwendet. Doch was ist das eigentlich?

Wir schauen uns diese Begriffe hier etwas genauer und anschaulicher in Bezug auf Schallwellen an. Die Amplitude, Frequenz und Wellenlänge sind aber Begriffe, die auch für andere Wellen wie z.B. Radiowellen Verwendung finden.

2. Welle

Eine Welle ist jetzt nichts anderes als viele hintereinander gereihten Schwingungen, also mehrere Täler und Berge nacheinander. Eine Welle breitet sich immer auch räumlich aus, sprich sie bewegt sich im dreidimensionalen Raum.

Bei dieser mechanischen Welle wie beim Schall oder Wasserwellen wird lediglich die Anfangsenergie durch kleine Teilchen in der Luft bzw. im Wasser weitergeleitet. Die Teilchen an sich schwingen zwar vor und zurück, verbleiben aber letztendlich in ihrem Einflussbereich.

3. Amplitude

Das Wort Amplitude kommt vom lateinischen Wort „amplere“, was so viel bedeutet wie Umkehrpunkt. Die Amplitude gibt die maximale Auslenkung einer Welle an, also den senkrechten Abstand vom Wellental bis zum Wellenberg.

Die Amplitude wird in Formeln mit einem großem A angegeben.

Angenommen du fährst mit einem Fahrrad auf der Welle in Abbildung 1 entlang. Du fährst also vom Berg hinunter ins Tal und dann wieder hoch auf den Berg. Die Amplitude ist in diesem Fall der Höhenunterschied zwischen dem Tal und dem Berg.

Du möchtest mit dem Fahrrad eine Strecke fahren, die über mehrere Hügel führt. Am Start stehst du oben auf dem Gipfel des ersten Hügels und fährst hinunter ins Tal . Im Tal angekommen erklimmst du den nächsten Hügel. Sobald du auf dem Gipfel des zweiten Hügels angekommen bist, hast du genau eine komplette Schwingung durchfahren. Dabei sind: A = Amplitude und λ = Wellenlänge.

4. Wellenlänge

Mit der Wellenlänge wird die Strecke angegeben, die eine Welle für eine einzige Schwingung benötigt.

Um wieder auf das Beispiel in Abbildung 1 zurückzukommen: Wenn du mit dem Fahrrad also einmal ins Tal fährst und wieder rauf auf den Berg, hast du eine Schwingung mit dem Fahrrad durchfahren. Die Wellenlänge ist dann die per Luftlinie zurückgelegte Strecke.

Die Wellenlänge hat auch ein eigenes Symbol, nämlich Lambda (λ).

5. Frequenz

Die Frequenz gibt an, wie viele Schwingungen es in einer Sekunde gibt. Wenn du beispielsweise mit dem Fahrrad in einer Sekunde einmal den Berg runter und dann wieder hoch fährst, hast du in dieser Sekunde eine komplette Schwingung durchfahren.

Zur Angabe der Frequenz wird meist die Einheit Hertz (Hz) genutzt. Ein Hertz ist heißt, dass eine Schwingung pro Sekunde gibt. Wenn es zwei Schwingungen in der Sekund sind, ergibt sich daraus 2 Hertz.

Mit unseren Ohren können wir Schallwellen wahrnehmen, die Frequenzen zwischen ca. 100 Hz und 20.000 Hz haben, also zwischen 100 und 20.000-mal pro Sekunde schwingen. Da Zahl 20.000 wird oft durch das zeichen „k“ für Kilo (Tausend) zu 20 kHz abgekürzt. 20 kHz ist also das gleiche wie 20.000 Hz.

Die Frequenz hat das Formelzeichen f.

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