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Physik

Das elektromagnetische Spektrum

Radiowellen, Licht und Röntgenstrahlung sind alle elektromagnetische Strahlung. Sie unterscheiden sich in Frequenz und Energie.

  • ca. 12 Minuten
  • Klasse 9
  • Niveau: Plus

Das lernst du heute

  • Ich kann die Bereiche des Spektrums nennen.
  • Ich kann Beispiele aus Natur und Technik zuordnen.
  • Ich kann Wirkungen der Strahlung mit ihrer Energie begründen.

Das brauchst du schon: Vielleicht hilft dir zuerst eine dieser Lektionen: Infrarot, sichtbares Licht, Ultraviolett, Elektromagnetische Wellen und Funk

Alle elektromagnetischen Wellen breiten sich mit Lichtgeschwindigkeit aus. Sie unterscheiden sich in Frequenz und Wellenlänge. Dadurch haben sie verschiedene Eigenschaften. Von langen zu kurzen Wellen: Radiowellen werden für Rundfunk und Funk genutzt. Mikrowellen nutzt man im Mikrowellenherd, beim WLAN und beim Radar. Infrarot spürst du als Wärme. Auch Fernbedienungen senden Infrarot. Sichtbares Licht hat Wellenlängen von etwa 400 bis 700 nm. 1 nm (Nanometer) ist ein milliardstel Meter. Ultraviolett (UV) bräunt die Haut und kann Sonnenbrand auslösen. Röntgenstrahlung durchdringt Weichteile des Körpers und wird von Knochen stärker absorbiert. Gammastrahlung entsteht beim radioaktiven Zerfall. Je höher die Frequenz, desto größer die Energie der Strahlung. Darum können UV-, Röntgen- und Gammastrahlung Körperzellen schädigen, Radiowellen dagegen nicht. Schütze dich vor UV mit Kleidung, Schatten und Sonnencreme. Röntgenaufnahmen macht man nur, wenn sie nötig sind. Treffen Wellen auf Stoffe, passiert Unterschiedliches. Sie können reflektiert, gebrochen oder absorbiert werden. Wasser absorbiert Mikrowellen und wird dadurch warm. Fensterglas lässt Licht durch und hält einen großen Teil des UV zurück.

Das elektromagnetische Spektrum (grobe Grenzen).
BereichWellenlänge (grob)Beispiel aus Natur oder Technik
RadiowellenMeter bis KilometerRundfunk, Funk
MikrowellenMillimeter bis DezimeterMikrowellenherd, WLAN, Radar
Infrarotetwa 700 nm bis 1 mmWärmestrahlung, Fernbedienung
sichtbares Lichtetwa 400 bis 700 nmSonnenlicht, Lampen
Ultraviolettetwa 10 bis 400 nmSonnenbrand, Entkeimung
Röntgenstrahlungunter etwa 10 nmRöntgenaufnahme
Gammastrahlungnoch kürzerradioaktiver Zerfall

Wirkung und Energie

  1. Frage: Warum kann UV die Haut schädigen, Radiowellen aber nicht?
  2. UV hat eine viel höhere Frequenz als Radiowellen.
  3. Je höher die Frequenz, desto größer die Energie.
  4. Die große Energie kann Moleküle in Zellen verändern. Radiowellen haben dazu zu wenig Energie.

Ich verstehe das noch nicht

Such dir aus, was dir hilft.

Noch einfacher erklärt

Alle haben dieselbe Geschwindigkeit.

Sie unterscheiden sich in der Frequenz.

Hohe Frequenz, hohe Energie.

Ein Beispiel

Beispiel

Beim Sonnenbaden spürst du Wärme (Infrarot) und siehst Licht. Einen Sonnenbrand verursacht das UV, das du nicht spürst.

Schritt für Schritt

Du ordnest Strahlung zu.

  1. Lies das Beispiel.
  2. Suche den Bereich in der Tabelle.
  3. Vergleiche die Frequenz.
  4. Begründe die Wirkung mit der Energie.

Mit einem Bild erklärt

FrequenzEnergieWirkung auf Zellen
niedrig (Radio)kleinkeine Schädigung
mittel (Licht)mittelwird gesehen
hoch (UV, Röntgen)großkann Zellen schädigen

Zur Grundlage zurück

Ausprobieren

Jetzt zusammen

Wir lösen die Aufgabe gemeinsam. Nutze die Hilfen, wenn du sie brauchst.

Welche Strahlung nutzt ein Radargerät, zum Beispiel bei einer Geschwindigkeitskontrolle?
Zeig mir den ersten Schritt

Schau in die Tabelle zum Spektrum.

Lösung ansehen

Lösung: Mikrowellen

Üben

Jetzt du

Jetzt probierst du es allein.

Warum schädigt UV-Strahlung die Haut, Radiowellen aber nicht?
Zeig mir den ersten Schritt

Was nimmt mit der Frequenz zu?

Lösung ansehen

Lösung: UV hat eine höhere Frequenz und mehr Energie.

Tipp: Sortiere die Strahlung nach Frequenz: Radio, Mikrowellen, Infrarot, Licht, UV, Röntgen, Gamma. Rechts steigt die Energie.

Merksatz: Alle gehören zum Spektrum. Höhere Frequenz bedeutet mehr Energie. UV, Röntgen und Gamma können Zellen schädigen.

Typischer Fehler: Viele denken, jede Strahlung sei gefährlich. Das hängt von der Energie ab. Radiowellen und sichtbares Licht sind im Alltag meist ungefährlich. Schau aber nie direkt in die Sonne oder in einen Laserstrahl. UV, Röntgen und Gamma verlangen Schutz.

Prüfen

Mini-Quiz

4 kurze Fragen, ohne Noten. Bei jeder Frage kannst du dir die Lösung ansehen.

Frage 1 Welche Strahlung wird von Knochen stärker absorbiert als von Weichteilen?
Lösung ansehen

Lösung: Röntgenstrahlung

Frage 2 Alle elektromagnetischen Wellen breiten sich im Vakuum mit Lichtgeschwindigkeit aus.
Lösung ansehen

Lösung: Stimmt

Frage 3 Welche Reihenfolge nach steigender Frequenz stimmt?
Lösung ansehen

Lösung: Radiowellen, Infrarot, Licht, UV

Frage 4 Was gehört zum Schutz vor UV-Strahlung?
Lösung ansehen

Lösung: Kleidung, Schatten und Sonnencreme

Geschafft

Das Spektrum reicht von Radiowellen bis zur Gammastrahlung. Frequenz, Energie und Wirkung hängen zusammen.

Zum Schluss

Kannst du das schon?

Hake ab, was du schon kannst. Was noch fehlt, schaust du dir einfach noch einmal an.

Zum Ausdrucken

Übungsheft Sensoren, Signale und Funk

Kurz erklärt, 52 Aufgaben in drei Stufen und alle Lösungen. Kostenlos.

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