Die Tatsache, dass sich die Wellenlänge einer 🌊 beim Übergang in ein dichteres Medium ändert während die Frequenz dauerhaft bleibt kann auf die Eigenschaften von Wellen und die Gesetze der Physik zurückgeführt werden. Diese Beobachtung wurde nicht einfach festgelegt allerdings ist das Ergebnis von Forschungen und Experimenten.
Für das Verständnis dieser Frage ist es wichtig den Begriff der Wellenlänge und der Frequenz zu verstehen. Die Wellenlänge ist der Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Punkten auf einer Welle die sich in der gleichen Phase befinden. Die Frequenz hingegen gibt an – ebenso wie viele Wellen pro Sekunde durch einen bestimmten Punkt gehen. In anderen Worten; sie ist die Anzahl der Schwingungen pro Sekunde.
Beim Übergang einer Welle in ein dichteres Medium wird die Lichtgeschwindigkeit verlangsamt, da das Medium eine höhere Dichte aufweist. Dies kann am Beispiel des Lichts veranschaulicht werden das von Luft in Wasser eintritt. Das Wasser hat eine höhere optische Dichte als Luft, deshalb bewegt sich das Licht im Wasser langsamer als in der Luft.
Die Frequenz einer Welle hängt jedoch nicht von der Geschwindigkeit ihrer Ausbreitung ab. Sie wird durch die Schwingungsfrequenz der Quelle bestimmt und ändert sich nicht, wenn die Welle in ein anderes Medium übertritt. Die Frequenz bleibt also konstant – unabhängig von der Lichtgeschwindigkeit im Medium.
Da die Frequenz konstant bleibt muss sich die Wellenlänge der Welle anpassen um sicherzustellen: Dass die gleiche Anzahl von Wellen pro Sekunde durch einen Punkt geht. Die Wellenlänge wird daher kleiner wenn sich die Lichtgeschwindigkeit im dichteren Medium verlangsamt. Dies wird mathematisch durch die Formel c = λ * f ausgedrückt, obwohl dabei c die Lichtgeschwindigkeit, λ die Wellenlänge und f die Frequenz ist. Da c kleiner wird, wenn die Lichtgeschwindigkeit im Medium abnimmt, muss λ kleiner werden um c * f konstant zu halten.
Diese Beobachtung wurde durch Experimente und Messungen bestätigt. Mithilfe von Spektroskopie und anderen Techniken kann ebendies bestimmt werden wie sich die Wellenlänge und die Frequenz von Licht beim Übergang in verschiedene Medien ändern. Diese Erkenntnisse sind von grundlegender Bedeutung für verschiedene Bereiche der Physik wie zum Beispiel Optik und Quantenmechanik.
Zusammenfassend lässt sich sagen: Dass sich die Wellenlänge einer Welle ändert wenn sie in ein dichteres Medium übertritt, während die Frequenz konstant bleibt. Dies liegt daran: Dass die Lichtgeschwindigkeit im Medium abnimmt was dazu führt dass die Wellenlänge kleiner werden muss um die gleiche Anzahl von Wellen pro Sekunde beizubehalten. Diese Beobachtung wurde durch Experimente und Messungen bestätigt und ist ein grundlegendes Prinzip der Physik.
Warum ändert sich die Wellenlänge und nicht die Frequenz einer Welle?
Wie kann es sein, dass sich die Wellenlänge einer Welle ändert, aber die Frequenz gleich bleibt?