Unterschied zwischen Schallwelle und Lichtwelle
Kurz gesagt
Schall entsteht durch Schwingungen von Teilchen in Luft, Wasser oder Festkörpern; Licht besteht aus wechselnden elektrischen und magnetischen Feldern. Daher erreicht Sonnenlicht die Erde durch den Weltraum, ein Geräusch dagegen nicht.
Der HauptunterschiedEine Schallwelle ist eine mechanische Welle, die ein Medium braucht; eine Lichtwelle ist elektromagnetisch und kann sich auch im Vakuum ausbreiten.
Beide übertragen Energie wellenförmig und zeigen etwa Reflexion und Beugung, beruhen aber auf unterschiedlichen physikalischen Vorgängen.
Steckbriefe
Steckbrief: Schallwelle
Eine Schallwelle ist eine sich ausbreitende mechanische Schwingung in einem Stoff. In Luft und Flüssigkeiten zeigt sie sich meist als Abfolge von Druckschwankungen.
- Benötigt ein Medium
- Überträgt mechanische Schwingungen
- Kann im menschlichen Hörbereich hörbar sein
Beispiel Wenn Sie in die Hände klatschen, breitet sich der Schall durch die Luft bis zu anderen Menschen aus.
Steckbrief: Lichtwelle
Eine Lichtwelle ist eine elektromagnetische Welle aus wechselnden elektrischen und magnetischen Feldern. Sie kann sich durch Stoffe und durch das Vakuum ausbreiten.
- Elektromagnetische Schwingung
- Ausbreitung auch im Vakuum
- Für Menschen sichtbar
Beispiel Das Licht einer Taschenlampe erreicht eine Wand auch dann, wenn sich dazwischen keine Luft befindet.
Auf einen Blick
| Merkmal | Schallwelle | Lichtwelle |
|---|---|---|
| Was ist es? | Mechanische Welle in einem Stoff | Welle elektromagnetischer Felder |
| Typisch | Druckschwankungen in Luft | Ausbreitung auch durch Vakuum |
| Wofür / wann? | Hören, Warnsignale, Kommunikation | Sehen, Beleuchtung, Signalübertragung |
| Beispiel | Eine Glocke klingt im Raum | Sonnenlicht fällt durchs Fenster |
| Ausbreitungsmedium | Luft, Wasser oder Festkörper | Vakuum oder geeignete Stoffe |
| Schwingung | Teilchen des Stoffes schwingen | Elektrische und magnetische Felder schwingen |
| Richtung | In Luft meist längs zur Ausbreitung | Im Vakuum quer zur Ausbreitung |
| Wahrnehmung | Das Ohr nimmt Schwingungen wahr | Das Auge nimmt sichtbares Licht wahr |
Im Detail
Was bei einer Welle schwingt
Bei Schall bewegen sich die Teilchen des Materials um ihre Ruhelage. In Luft werden Bereiche abwechselnd zusammengedrückt und gedehnt; diese Druckänderungen wandern weiter. Die Luft strömt dabei nicht als Ganzes vom Lautsprecher bis zum Ohr.
Bei Licht schwingen nicht die Teilchen eines Stoffes hin und her. Stattdessen verändern sich elektrische und magnetische Felder, die miteinander gekoppelt sind. Das Wellenmodell beschreibt, wie sich diese Felder räumlich ausbreiten und Energie transportieren.
Ausbreitung und Geschwindigkeit
Die Geschwindigkeit von Schall hängt vom Material und dessen Eigenschaften ab. In verschiedenen Stoffen bewegt sich eine Schallwelle unterschiedlich schnell; auch Temperatur und Zusammensetzung können in Gasen eine Rolle spielen. Im Alltag kommt der Knall eines entfernten Feuerwerks deshalb später an als sein Licht.
Licht breitet sich im Vakuum mit seiner höchsten Geschwindigkeit aus. In transparenten Stoffen wie Glas oder Wasser ist seine Ausbreitung langsamer. Die Werte für Schall und Licht lassen sich daher nicht unabhängig vom jeweiligen Medium vergleichen.
Wahrnehmung und Nutzung
Das Ohr wandelt Schwingungen im Hörbereich in Nervenimpulse um. Schall kann aber auch unterhalb oder oberhalb des menschlichen Hörbereichs auftreten: Solche Schwingungen heißen Infraschall beziehungsweise Ultraschall. Ultraschall wird beispielsweise in der Medizin zur Bildgebung eingesetzt.
Das Auge reagiert nur auf einen kleinen Bereich elektromagnetischer Strahlung, das sichtbare Licht. Infrarot und Ultraviolett gehören ebenfalls zur elektromagnetischen Strahlung, sind aber für Menschen normalerweise nicht sichtbar. Geräte können diese Bereiche dennoch erfassen oder für bestimmte Anwendungen nutzen.
Reflexion, Beugung und Polarisation
Beide Wellenarten können an Grenzflächen reflektiert oder gebrochen und an Hindernissen gebeugt werden. Ein Echo entsteht, wenn Schall zurückgeworfen wird; bei Licht sehen Sie eine Reflexion etwa in einem Spiegel. Beugung und Überlagerung können bei beiden zu charakteristischen Mustern führen.
Ein wichtiger Unterschied zeigt sich bei der Polarisation. Lichtwellen können so geordnet sein, dass ihre Feldschwingungen eine bestimmte Richtung haben; Polarisationsfilter nutzen das aus. Gewöhnlicher Schall in Luft ist eine Längswelle und lässt sich nicht auf dieselbe Weise polarisieren. In Festkörpern können allerdings auch mechanische Querwellen auftreten.
Woran erkennt man den Unterschied?
- Fragen Sie, ob die Ausbreitung ein Material benötigt: Schall ja, Licht nein.
- Achten Sie auf die Wahrnehmung: ein Ton wird gehört, Licht wird gesehen.
- Vergleichen Sie Blitz und Donner: Das Licht erreicht Sie vor dem Schall.
- Denken Sie daran, dass ein Vakuum Schall nicht weiterleitet, Licht aber schon.
Gemeinsamkeiten
- Beide breiten sich wellenförmig aus.
- Beide können Energie von einem Ort zum anderen übertragen.
- Beide können reflektiert, gebrochen und gebeugt werden.
- Beide können sich überlagern und dadurch verstärken oder abschwächen.
Häufiger Irrtum
Irrtum: „Schall und Licht sind dieselbe Art von Welle.“
Richtig: Beide sind Wellen, aber Schall ist mechanisch und Licht elektromagnetisch.
Irrtum: „Schall breitet sich im Vakuum genauso aus wie Licht.“
Richtig: Ohne Teilchen eines Mediums kann sich Schall nicht fortpflanzen; Licht kann das.
Häufige Fragen
Warum sieht man den Blitz vor dem Donner?
Licht breitet sich viel schneller aus als Schall in Luft. Bei einem Gewitter erreicht das Licht deshalb die Augen meist deutlich vor dem Donner das Ohr.
Kann Schall durch eine Wand gehen?
Ja, eine Wand kann durch Schall in Schwingung geraten und diese Schwingungen auf ihrer anderen Seite weitergeben. Wie viel Schall hindurchkommt, hängt unter anderem vom Material und Aufbau der Wand ab.
Ist Ultraschall eine Lichtwelle?
Nein. Ultraschall ist Schall mit einer Frequenz oberhalb des menschlichen Hörbereichs und benötigt ein Medium. Licht gehört dagegen zur elektromagnetischen Strahlung.
