Wellen übertragen Informationen — Naturwissenschaften, 14–17 Jahre
Eine Welle ist eine sich wiederholende Störung, die Energie transportieren und ein Signal codieren kann. Frequenz, Wellenlänge und Amplitude beschreiben verschiedene Eigenschaften dessen, was ankommt.
Das Muster wandert, nicht der Stoff
Wenn sich ein Ende eines Seils auf und ab bewegt, wandert die Störung am Seil entlang, doch jedes Seilstück bewegt sich hauptsächlich um seinen eigenen Platz. Eine Welle transportiert Energie und kann ein veränderliches Muster tragen. Dieses Muster kann eine Nachricht, ein Geräusch oder ein Bild werden.
Das Problem, Signale zu senden
Menschen mussten Informationen weiter und schneller senden, als ein Bote sie tragen konnte. Wellen lösen dieses Problem: Eine Quelle verändert ein sich wiederholendes Muster, und ein Empfänger misst diese Veränderungen. Radio, Licht und Schall nutzen verschiedene Wellenarten, teilen aber dieses Signalprinzip.
Die Frequenz einer Welle bestimmen
Ein Lautsprecher erzeugt 440 vollständige Schwingungen pro Sekunde. Seine Frequenz beträgt also 440 Hertz, geschrieben 440 Hz. Erzeugt ein anderer Ton 880 Schwingungen pro Sekunde, ist seine Frequenz doppelt so groß und wir hören einen höheren Ton. Die Lautstärke hängt vor allem von der Amplitude ab, nicht von der Frequenz.
Lauter bedeutet nicht höher
Man verwechselt leicht einen lauten mit einem hohen Ton, weil beide intensiver wirken können. Ein lauter Ton hat eine größere Amplitude, also eine stärkere Schwingung. Ein hoher Ton hat eine größere Frequenz: Pro Sekunde kommen mehr Schwingungen an. Das sind verschiedene Messgrößen.
Signale in der Kommunikation
Mobiltelefone wandeln Sprache in veränderliche elektrische oder Funksignale um, und ein Empfänger wandelt das Muster zurück in Schall. Glasfaser-Internet sendet Informationen durch schnelle Veränderungen des Lichts. In beiden Fällen trägt ein Wellenmuster die Nachricht, nicht Materie, die vom Sender zum Empfänger reist.
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