Röntgenstrahlung und elektromagnetische Wellen

Radiowellen, Licht und Röntgenstrahlung sind elektromagnetische Wellen: Sie laufen im Vakuum mit Lichtgeschwindigkeit und unterscheiden sich nur in der Wellenlänge. Röntgenstrahlung ist sehr kurzwellig und energiereich und entsteht, wenn schnelle Elektronen abgebremst werden.

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2. Jahr Gymnasium - 3. Jahr Gymnasium
Gymnasium

Eine Jugendliche mit Gips am Arm sitzt mit ihrem Vater im Spital, eine Ärztin zeigt auf das Röntgenbild des Unterarms an der Wand.

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Das musst du wissen

Erklärung

Radiowellen, Licht und Röntgenstrahlung sind elektromagnetische Wellen, die sich nur in der unterscheiden: $c = λ \cdot f$ . Je kürzer die Welle, desto energiereicher ihre . Am Schluss rechnest du mit Wellen, Photonen und der Röntgenröhre.

Was eine elektromagnetische Welle ist

Eine elektromagnetische Welle besteht aus einem elektrischen und einem magnetischen Feld, die gemeinsam schwingen. Die Felder stehen senkrecht zueinander und zur Laufrichtung: Es ist eine Transversalwelle.

Sie braucht keinen Stoff, läuft also durchs All. Sie entsteht, wenn Ladungen beschleunigt werden, etwa Elektronen, die in einer Antenne schwingen.

MerkeBeschleunigte Ladungen strahlen elektromagnetische Wellen ab. Diese brauchen keinen Stoff.

Lichtgeschwindigkeit und c = λ · f

Im Vakuum laufen alle elektromagnetischen Wellen gleich schnell, mit der Lichtgeschwindigkeit

c \approx 3.00 \cdot 1 0^{8} \frac{m}{s}

Das sind rund 300'000 km pro Sekunde; in Glas oder Wasser ist es weniger.

Wie bei jeder Welle gilt $c = λ \cdot f$ . Weil c fest ist, gehört zu einer kurzen Wellenlänge eine hohe .

MerkeHalbe Wellenlänge, doppelte Frequenz: Das Produkt bleibt immer c.

Zwei Wellen als Linie: Die untere Welle hat ein Viertel der Wellenlänge der oberen und darum die vierfache Frequenz.

Das elektromagnetische Spektrum

Nach der Wellenlänge geordnet bilden alle Wellen das elektromagnetische Spektrum, von lang nach kurz (ungefähr):

Radiowellen: über 1 m
Mikrowellen: 1 mm bis 1 m
Infrarot: 780 nm bis 1 mm
Licht: 380 nm bis 780 nm
UV: 10 nm bis 380 nm
Röntgen: 0.01 nm bis 10 nm
Gamma: kürzer

Röntgen und Gamma überlappen; es zählt die Herkunft.

MerkeRadio, Mikrowellen, Infrarot, Licht, UV, Röntgen, Gamma: von langer zu kurzer Wellenlänge.

Das Spektrum auf einem Zahlenstrahl von -12 bis 4: Jede Zahl ist der Exponent der Wellenlänge in Metern (-6 heisst 10 hoch -6 m, also 1 Mikrometer). Das sichtbare Licht ist nur ein schmaler Streifen.

Energie eines Photons

Strahlung gibt ihre Energie in Portionen ab, den Photonen:

E = h \cdot f = \frac{h \cdot c}{λ}

$h = 6.626 \cdot 1 0^{- 34} J \cdot s$ ist die . Kleine Energien misst man in , $1 eV = 1.602 \cdot 1 0^{- 19} J$ . Praktisch: h·c≈1240 eV·nm.

Ab energiereichem UV schlagen Photonen Elektronen aus Atomen: Die Strahlung ist und kann Zellen schädigen.

MerkeKürzere Wellenlänge, energiereichere Photonen.

Die Röntgenröhre

In einer Röntgenröhre sendet eine geheizte Kathode Elektronen aus. Eine Spannung von typisch 25 bis 150 kV beschleunigt sie auf die Anode, meist aus Wolfram.

Dort werden sie schlagartig abgebremst. Rund 99 % ihrer Energie wird zu Wärme, nur etwa 1 % zu Röntgenstrahlung.

MerkeRöntgenstrahlung entsteht, wenn schnelle Elektronen in der Anode abgebremst werden.

Bremsstrahlung und charakteristische Strahlung

Die Bremsstrahlung entsteht, wenn ein Elektron im Feld eines Atomkerns abgebremst wird. Es kann dabei jeden Betrag abgeben, höchstens aber e · U: Das Spektrum ist lückenlos.

Die charakteristische Strahlung entsteht, wenn ein Elektron in eine Lücke einer inneren Schale springt. Sie gibt scharfe Linien, die vom Anodenmaterial abhängen.

MerkeBremsstrahlung gibt ein lückenloses Spektrum, die charakteristische Strahlung scharfe Linien des Anodenmaterials.

Die kürzeste Wellenlänge

Ein Elektron gewinnt beim Durchlaufen der Spannung U die Energie e·U. Mehr kann es nicht in ein Photon stecken. Darum hat das Spektrum eine kürzeste Wellenlänge, die Grenzwellenlänge:

e \cdot U = \frac{h \cdot c}{λ _{m i n}} λ_{m i n} = \frac{h \cdot c}{e \cdot U}

Sie hängt nur von der Spannung ab, nicht vom Anodenmaterial. Doppelte Spannung, halbe Grenzwellenlänge: Die Strahlung wird «härter» und durchdringt Stoffe besser.

MerkeGrenzwellenlänge = h · c geteilt durch e · U.

Grenzwellenlänge in Pikometern bei vier Röhrenspannungen: 25 kV gibt 49.6 pm, 50 kV gibt 24.8 pm, 100 kV gibt 12.4 pm, 150 kV gibt 8.3 pm.

Röntgenbilder und Schutz

Knochen enthalten Calcium und schlucken (absorbieren) viel mehr Röntgenstrahlung als Muskeln. Dahinter kommt wenig am Detektor an: Knochen erscheinen hell.

Weil die Strahlung ionisierend ist, röntgt man nur, wenn es nötig ist. Fachleute schützen sich mit Abstand und mit Blei, das besonders stark absorbiert.

MerkeKnochen schlucken mehr Röntgenstrahlung als Weichteile und erscheinen darum hell.

Elektromagnetische Wellen und Röntgenstrahlung: Übersicht mit Was eine elektromagnetische Welle ist; Lichtgeschwindigkeit und c = λ · f; Das elektromagnetische Spektrum; Energie eines Photons. — Elektromagnetische Wellen und Röntgenstrahlung auf einen Blick: die wichtigsten Regeln.

Häufige Fehler

✕Röntgenstrahlen sind schneller als Licht, weil sie durch den Körper gehen.
✓Im Vakuum sind alle elektromagnetischen Wellen gleich schnell. Röntgenstrahlung durchdringt Stoffe, weil ihre Photonen sehr energiereich sind, nicht weil sie schneller ist.
✕Eine höhere Frequenz bedeutet eine längere Wellenlänge.
✓Wegen $c = λ \cdot f$ und festem c ist es umgekehrt: Höhere Frequenz, kürzere Wellenlänge.
✕Wer geröntgt wurde, ist danach selbst .
✓Röntgenstrahlung entsteht nur, solange die Röhre eingeschaltet ist. Danach ist keine Strahlung mehr da, und der Körper strahlt nicht.
✕Mit einer höheren Spannung wird die Grenzwellenlänge länger.
✓Mehr Spannung gibt den Elektronen mehr Energie, also energiereichere Photonen: Die Grenzwellenlänge wird kürzer, $λ_{m i n} = \frac{h \cdot c}{e \cdot U}$ .

Begriffe zum Nachschlagen

Röntgenstrahlung: Elektromagnetische Strahlung mit Wellenlängen von etwa 0.01 nm bis 10 nm. Sie entsteht, wenn schnelle Elektronen abgebremst werden oder in inneren Elektronenschalen springen.
elektromagnetisches Spektrum: Alle elektromagnetischen Wellen, nach der Wellenlänge geordnet: von Radiowellen über Licht bis zur Gammastrahlung.
Lichtgeschwindigkeit: Geschwindigkeit aller elektromagnetischen Wellen im Vakuum, c≈3.00·10⁸ m/s.
Transversalwelle: Welle, bei der die Schwingung quer zur Laufrichtung erfolgt. Elektromagnetische Wellen sind Transversalwellen, Schall in Luft nicht.
Photon: Kleinste Energieportion elektromagnetischer Strahlung, mit der Energie E=h·f.
Planck-Konstante: Naturkonstante $h = 6.626 \cdot 1 0^{- 34}$ J s; sie verbindet die Energie eines Photons mit seiner Frequenz: E=h·f.
Bremsstrahlung: Röntgenstrahlung, die entsteht, wenn ein schnelles Elektron im Feld eines Atomkerns abgebremst wird. Ihr Spektrum ist lückenlos.
charakteristische Strahlung: Röntgenstrahlung mit festen Energien, die entsteht, wenn ein Elektron in eine Lücke einer inneren Schale springt. Ihre Linien hängen vom Anodenmaterial ab.
Grenzwellenlänge: Kürzeste Wellenlänge im Spektrum einer Röntgenröhre: $λ_{m i n} = \frac{h \cdot c}{e \cdot U}$ .
ionisierende Strahlung: Strahlung, deren Photonen oder Teilchen Elektronen aus Atomen schlagen können, etwa energiereiches UV, Röntgen- und Gammastrahlung.

Noch unsicher? Zuerst lernen:Schall und Dopplereffekt Atommodelle: Rutherford, Bohr, Kugelwolken

So geht's

Beispiele Schritt für Schritt

Beispiel 1Wellenlänge eines Radiosenders

Ein UKW-Radiosender sendet mit der Frequenz f=100 MHz. Wie lang sind seine Wellen?

Lösung Schritt für Schritt

Formel nach der Wellenlänge auflösen: $λ = \frac{c}{f}$
100 MHz sind 1.00·10⁸ Hz. Einsetzen: $λ = \frac{3.00 \cdot 1 0 ^{8} \frac{m}{s}}{1.00 \cdot 1 0 ^{8} \frac{1}{s}} = 3.00 m$

Die Wellen sind 3.00 m lang.

Beispiel 2Mikrowellenofen in der Küche

Ein Vater und sein Sohn stehen in einer Küche vor einem Mikrowellenofen, in dem eine Schüssel Suppe steht.

Familie Gerber in Thun wärmt ihre Suppe im Mikrowellenofen. Er arbeitet mit der Frequenz f=2.45 GHz. Wie gross ist die Wellenlänge der Mikrowellen?

Lösung Schritt für Schritt

Giga heisst Milliarde: 2.45 GHz sind 2.45·10⁹ Hz.
Wellenlänge ausrechnen: $λ = \frac{c}{f} = \frac{3.00 \cdot 1 0 ^{8} \frac{m}{s}}{2.45 \cdot 1 0 ^{9} \frac{1}{s}} \approx 0.122 m$
Das liegt im Bereich der Mikrowellen (1 mm bis 1 m).

Die Wellenlänge ist rund 0.122 m, also etwa 12 cm.

Beispiel 3Licht und Röntgen im Vergleich

Vergleiche die Energie eines Photons von grünem Licht ( $λ = 550 nm$ ) mit der eines Röntgenphotons ( $λ = 0.1 nm$ ). Gib beide in eV an.

Lösung Schritt für Schritt

Mit h·c≈1240 eV·nm und $E = \frac{h \cdot c}{λ}$ für grünes Licht: $E = \frac{1240 eV \cdot nm}{550 nm} \approx 2.25 eV$
Für das Röntgenphoton: $E = \frac{1240 eV \cdot nm}{0.1 nm} = 12^{'} 400 eV = 12.4 keV$
Die Wellenlänge ist 5'500-mal kürzer, darum ist die Energie 5'500-mal grösser.

Grünes Licht: rund 2.25 eV pro Photon, Röntgen: 12.4 keV, also 5'500-mal so viel.

Beispiel 4Röntgen beim Zahnarzt

Ein Junge sitzt im Zahnarztstuhl, eine Zahnärztin richtet ein kleines Röntgengerät an seiner Wange aus.

In einer Zahnarztpraxis in Luzern arbeitet das Röntgengerät mit einer Röhrenspannung von 60 kV. Wie gross ist die Grenzwellenlänge der Strahlung?

Lösung Schritt für Schritt

Ein Elektron gewinnt die Energie e·U. Diese Energie kann höchstens ein Photon bekommen: $λ_{m i n} = \frac{h \cdot c}{e \cdot U}$
Werte einsetzen: $λ_{m i n} = \frac{6.626 \cdot 1 0 ^{- 34} J s \cdot 3.00 \cdot 1 0 ^{8} \frac{m}{s}}{1.602 \cdot 1 0 ^{- 19} C \cdot 6.0 \cdot 1 0 ^{4} V} \approx 2.07 \cdot 1 0^{- 11} m$
Kontrolle mit h·c≈1240 eV·nm: $\frac{1240}{60 ^{'} 000} nm \approx 0.0207 nm$ . Passt.

Die Grenzwellenlänge ist rund $2.07 \cdot 1 0^{- 11}$ m, also 0.0207 nm oder 20.7 pm.

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Übungen mit Lösungen

Fang beim Einstieg an. Klapp die Lösung erst auf, wenn du selbst gerechnet hast. Steckst du fest, gibt Fox dir einen Tipp.

Einstieg5Üben5Knacknüsse5

1
Ordne nach der Wellenlänge, von der kürzesten zur längsten: Mikrowellen, Röntgenstrahlung, Radiowellen, sichtbares Licht.
Lösung zeigen
Ergebnis: Röntgenstrahlung, sichtbares Licht, Mikrowellen, Radiowellen
Die vier Bereiche auf dem Zahlenstrahl von -11 bis 4 (Exponent der Wellenlänge in Metern): Röntgen links, Radio rechts.
1. Röntgenstrahlung liegt unter 10 nm.
2. Licht liegt bei 380 bis 780 nm, Mikrowellen bei 1 mm bis 1 m.
3. Radiowellen sind am längsten.
2
Brauchen elektromagnetische Wellen einen Stoff, um sich auszubreiten? Wie schnell sind sie im Vakuum?
Lösung zeigen
Ergebnis: Nein; im Vakuum laufen sie mit c≈3.00·10⁸ m/s.
1. Elektromagnetische Wellen sind schwingende elektrische und magnetische Felder, die keinen Stoff brauchen.
2. Darum erreicht uns das Sonnenlicht durch das leere Weltall.
3. Im Vakuum sind alle gleich schnell: rund 300'000 km pro Sekunde.
3
Welche dieser Strahlungen sind ionisierend: Infrarot, Radiowellen, Röntgenstrahlung, sichtbares Licht, ?
Lösung zeigen
Ergebnis: Röntgenstrahlung und Gammastrahlung
Die fünf Strahlungen auf dem Zahlenstrahl von -12 bis 4 (Exponent der Wellenlänge in Metern): Nur Gamma und Röntgen ganz links sind kurz genug, um zu ionisieren.
1. Ionisierend ist eine Strahlung, wenn ihre Photonen genug Energie haben, um Elektronen aus Atomen zu schlagen.
2. Das schaffen erst Photonen ab energiereichem UV, also mit sehr kurzer Wellenlänge.
3. Von der Liste sind das Röntgen- und Gammastrahlung.
4
Warum sind Knochen auf einem Röntgenbild hell?
Lösung zeigen
Ergebnis: Knochen schlucken mehr Röntgenstrahlung als Weichteile, dahinter kommt weniger Strahlung am Detektor an.
1. Knochen enthalten Calcium und schlucken (absorbieren) Röntgenstrahlung stark.
2. Muskeln und Fett lassen mehr durch.
3. Wo wenig Strahlung ankommt, bleibt das Bild hell.
5
Die Sonne ist rund 1.5·10¹¹ m von der Erde entfernt. Wie lange braucht ihr Licht zu uns?
Lösung zeigen
Ergebnis: 500 s, also gut 8 Minuten
1. Zeit = Strecke durch Geschwindigkeit: t=sc.
2. $t = \frac{1.5 \cdot 1 0 ^{11} m}{3.00 \cdot 1 0 ^{8} m/s} = 500 s$ .
3. 500 s sind 8 min 20 s.

6
Ein WLAN funkt mit 5.0 GHz. Wie gross ist die Wellenlänge?
Lösung zeigen
Ergebnis: 0.060 m, also 6.0 cm
1. 5.0 GHz sind 5.0·10⁹ Hz.
2. $λ = \frac{c}{f} = \frac{3.00 \cdot 1 0 ^{8}}{5.0 \cdot 1 0 ^{9}} m = 0.060 m$ .
7
Rotes Licht hat die Wellenlänge 650 nm. Welche Frequenz hat es?
Lösung zeigen
Ergebnis: rund 4.6·10¹⁴ Hz
1. 650 nm sind $6.50 \cdot 1 0^{- 7}$ m.
2. $f = \frac{c}{λ} = \frac{3.00 \cdot 1 0 ^{8}}{6.50 \cdot 1 0 ^{- 7}} Hz \approx 4.6 \cdot 1 0^{14} Hz$ .
8
UV-Strahlung der Sonne, die Sonnenbrand macht, hat etwa 300 nm Wellenlänge. Wie viel Energie trägt ein Photon, in eV?
Lösung zeigen
Ergebnis: rund 4.1 eV
1. $E = \frac{h \cdot c}{λ}$ mit h·c≈1240 eV·nm.
2. E=1240300 eV≈4.1 eV.
3. Das ist fast doppelt so viel wie bei grünem Licht.
9
Ein Mammografie-Gerät arbeitet mit 30 kV. Welche Energie hat ein Röntgenphoton höchstens? Gib sie in keV und in an.
Lösung zeigen
Ergebnis: 30 keV, also rund $4.8 \cdot 1 0^{- 15}$ J
1. Ein Elektron gewinnt e·U, bei 30 kV also 30 keV.
2. Mehr kann ein einzelnes Photon nicht bekommen.
3. In Joule: $30^{'} 000 \cdot 1.602 \cdot 1 0^{- 19} J \approx 4.8 \cdot 1 0^{- 15} J$ .
10
Der Mond ist rund 384'400 km entfernt. Ein Funkspruch geht zum Mond und die Antwort sofort zurück. Wie lange dauert das insgesamt?
Lösung zeigen
Ergebnis: rund 2.6 s
1. Ein Weg: $t = \frac{3.844 \cdot 1 0 ^{8} m}{3.00 \cdot 1 0 ^{8} m/s} \approx 1.28 s$ .
2. Hin und zurück: 2·1.28 s≈2.6 s.

11
Eine Röntgenröhre im Spital läuft mit 120 kV. Berechne die Grenzwellenlänge.
Lösung zeigen
Ergebnis: rund $1.03 \cdot 1 0^{- 11}$ m, also 10.3 pm
1. $λ_{m i n} = \frac{h \cdot c}{e \cdot U}$ .
2. $λ_{m i n} = \frac{6.626 \cdot 1 0 ^{- 34} \cdot 3.00 \cdot 1 0 ^{8}}{1.602 \cdot 1 0 ^{- 19} \cdot 1.2 \cdot 1 0 ^{5}} m \approx 1.03 \cdot 1 0^{- 11} m$ .
3. Kontrolle: $\frac{1240}{120 ^{'} 000} nm \approx 0.0103 nm$ .
12
Im Spektrum einer Röntgenröhre misst du eine Grenzwellenlänge von 25 pm. Mit welcher Spannung läuft die Röhre?
Lösung zeigen
Ergebnis: rund 50 kV
1. Formel nach U auflösen: $U = \frac{h \cdot c}{e \cdot λ _{m i n}}$ .
2. 25 pm sind $2.5 \cdot 1 0^{- 11}$ m.
3. $U = \frac{6.626 \cdot 1 0 ^{- 34} \cdot 3.00 \cdot 1 0 ^{8}}{1.602 \cdot 1 0 ^{- 19} \cdot 2.5 \cdot 1 0 ^{- 11}} V \approx 5.0 \cdot 1 0^{4} V$ .
13
Die Spannung einer Röntgenröhre wird verdoppelt. Was passiert mit der Grenzwellenlänge und was mit den Linien der charakteristischen Strahlung?
Lösung zeigen
Ergebnis: Die Grenzwellenlänge halbiert sich; die Linien bleiben an derselben Stelle.
1. $λ_{m i n} = \frac{h \cdot c}{e \cdot U}$ : Doppeltes U gibt halbes $λ_{m i n}$ .
2. Die charakteristischen Linien kommen von Sprüngen zwischen Schalen des Anodenmaterials.
3. Deren Energien hängen vom Material ab, nicht von der Spannung; darum bleiben die Linien, wo sie sind.
14
Grünes Licht mit 550 nm (in Luft) tritt in Glas ein. Dort ist es nur noch 2.0·10⁸ m/s schnell. Wie gross sind Frequenz und Wellenlänge im Glas?
Lösung zeigen
Ergebnis: Frequenz rund 5.45·10¹⁴ Hz wie vorher, Wellenlänge rund 367 nm
1. Die Frequenz ändert sich beim Übergang nicht: $f = \frac{3.00 \cdot 1 0 ^{8}}{5.50 \cdot 1 0 ^{- 7}} Hz \approx 5.45 \cdot 1 0^{14} Hz$ .
2. Im Glas gilt $λ = \frac{v}{f} = \frac{2.0 \cdot 1 0 ^{8}}{5.45 \cdot 1 0 ^{14}} m \approx 3.67 \cdot 1 0^{- 7} m$ .
3. Die Wellenlänge wird im selben Verhältnis kürzer, wie die Geschwindigkeit kleiner wird.
15
Eine Röntgenröhre läuft mit 100 kV und einem Strom von 5.0 mA. Nimm an, 1 % der wird zu Röntgenstrahlung. Wie viel Leistung geht als Röntgenstrahlung weg, wie viel wird Wärme?
Lösung zeigen
Ergebnis: 5.0 W Röntgenstrahlung, 495 W Wärme
1. Elektrische Leistung: $P = U \cdot I = 1.0 \cdot 1 0^{5} V \cdot 5.0 \cdot 1 0^{- 3} A = 500 W$ .
2. 1 % davon: 5.0 W Röntgenstrahlung.
3. Der Rest, 495 W, heizt die Anode. Darum muss sie gekühlt werden.

Hängt dein Kind bei Wellen, Photonen oder der Röntgenröhre, rechnet eine Lehrperson die Aufgaben mit ihm Schritt für Schritt durch und erklärt, was hinter den Formeln steckt. Physik-Nachhilfe für das Gymnasium

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Trainer: Elektromagnetische Wellen und Röntgenstrahlung

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Immer neue Fragen mit einer kurzen Erklärung nach jeder Antwort. Stufe 1 fragt nach dem Spektrum und den Eigenschaften der Wellen, Stufe 2 nach Rechnungen mit c = λ · f und E = h · f, Stufe 3 nach der Röntgenstrahlung.

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Für Eltern und Lehrpersonen

Einordnung

Typische Klasse: 2. Jahr Gymnasium - 3. Jahr Gymnasium
Stufe: Gymnasium
Fach: Physik

Im Gymnasium meist im 2. oder 3. Jahr Physik, nach Schwingungen und Wellen; die Röntgenröhre und die Grenzwellenlänge kommen oft zusammen mit Photonen und Atomphysik.

Gut zu wissen

Häufige Fragen

Was ist Röntgenstrahlung, einfach erklärt?

Röntgenstrahlung ist elektromagnetische Strahlung wie Licht, nur mit viel kürzerer Wellenlänge, etwa 0.01 bis 10 Nanometer. Ihre Photonen sind so energiereich, dass sie den Körper durchdringen. Sie entsteht, wenn schnelle Elektronen abgebremst werden.

Ist Röntgenstrahlung gefährlich?

Sie ist ionisierend und kann in grosser Menge Zellen und das Erbgut schädigen. Eine einzelne Aufnahme bringt aber nur wenig Strahlung, eine Lungenaufnahme etwa so viel, wie man in einigen Tagen aus der natürlichen Umgebung abbekommt. Darum röntgt man nur, wenn es nötig ist, und schützt alle anderen Körperteile.

Was ist der Unterschied zwischen Röntgen- und Gammastrahlung?

Beides sind energiereiche elektromagnetische Wellen, und ihre Wellenlängen überlappen. Man unterscheidet sie nach der Herkunft: Röntgenstrahlung entsteht in der Elektronenhülle oder beim Abbremsen von Elektronen, Gammastrahlung im Atomkern.

Wer hat die Röntgenstrahlung entdeckt, und wofür braucht man sie?

Wilhelm Conrad Röntgen entdeckte sie am 8. November 1895 und nannte sie X-Strahlen; auf Englisch heissen sie bis heute «X-rays». Man braucht sie für Röntgenbilder, die Computertomografie (CT), beim Zahnarzt und bei der Gepäckkontrolle am Flughafen.

Warum sind alle elektromagnetischen Wellen gleich schnell?

Im Vakuum ist ihre Geschwindigkeit eine Naturkonstante, die Lichtgeschwindigkeit c. Sie hängt nicht von der Wellenlänge ab. Erst in einem Stoff wie Glas oder Wasser werden die Wellen langsamer, und zwar je nach Wellenlänge etwas verschieden.

In welcher Klasse lernt man elektromagnetische Wellen und Röntgenstrahlung?

In der Sek hört man im Fach Natur und Technik vom Licht und vielleicht vom Spektrum. Gerechnet wird damit im Gymnasium, meist im 2. oder 3. Jahr Physik, zusammen mit Wellen, Photonen und Atomphysik.

Röntgenstrahlung und elektromagnetische Wellen

Erklärung

Was eine elektromagnetische Welle ist

Lichtgeschwindigkeit und c = λ · f

Das elektromagnetische Spektrum

Energie eines Photons

Die Röntgenröhre

Bremsstrahlung und charakteristische Strahlung

Die kürzeste Wellenlänge

Röntgenbilder und Schutz

Häufige Fehler

Beispiele Schritt für Schritt

Beispiel 1Wellenlänge eines Radiosenders

Beispiel 2Mikrowellenofen in der Küche

Beispiel 3Licht und Röntgen im Vergleich

Beispiel 4Röntgen beim Zahnarzt

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Häufige Fragen

Photon

Wellenlänge

Frequenz

Plancksches Wirkungsquantum

ionisierende Strahlung

Elektronvolt

Radioaktivität

Gammastrahlung

Joule

Leistung