Wellen können an einer Grenzfläche reflektiert, gebrochen, durchgelassen oder absorbiert werden. Die Brechung geschieht, weil eine Welle beim Eintritt in ein anderes Medium ihre Geschwindigkeit ändert; trifft sie schräg auf die Grenzfläche, ändert sie ihre Richtung. Licht wird beim Eintritt in Glas langsamer und zum Lot hin gebrochen; beim Austritt aus Glas wird es schneller und vom Lot weg gebrochen. Jede Farbe wird etwas unterschiedlich stark gebrochen, deshalb spaltet ein Prisma weißes Licht in ein Spektrum auf.
Schallwellen sind Longitudinalwellen; das menschliche Ohr hört etwa 20 Hz bis 20 kHz. Ultraschall (über 20 kHz) wird an den Grenzen zwischen Geweben teilweise reflektiert, sodass die Laufzeit der Echos ein Bild für medizinische Untersuchungen liefert und Fehler in Metallen findet. Seismische P-Wellen sind Longitudinalwellen und laufen durch Feststoffe und Flüssigkeiten; S-Wellen sind Transversalwellen und können Flüssigkeiten nicht durchqueren. Die Schattenzone der S-Wellen ist ein Beleg für den flüssigen äußeren Erdkern.
Beispiel mit Lösung
Ein Ultraschallimpuls kehrt nach 0.0002 s von einer Grenzfläche zurück. Seine Geschwindigkeit im Gewebe beträgt 1500 m/s. Wie tief liegt die Grenzfläche?
- Strecke = Geschwindigkeit × Zeit = 1500 × 0.0002 = 0.3 m.
- Das ist der Hin- und Rückweg.
Antwort:Tiefe = 0.15 m (15 cm).
Schlüsselwörter
- Brechung
- Richtungsänderung durch Änderung der Geschwindigkeit
- Lot
- Linie im 90°-Winkel zur Grenzfläche
- Ultraschall
- Schall über 20 kHz
- P- und S-Wellen
- longitudinale und transversale seismische Wellen
Jedes Mal neue Fragen.
Mit Bezug auf NGSS: HS-PS4-1