1000 Antworten Warum benötigen Schallwellen ein Medium, Wärme- oder Radiowellen aber scheinbar nicht?

Schallwellen sind im Grunde Druckwellen. Wenn jemand in eine Trompete bläst, dann macht die Trompete mit der Luft das Gleiche wie ein Saunameister, der das Handtuch schwingt und so einen kurzen Windstoß erzeugt, der sich durch den Raum ausbreitet. Der Trompeter bringt die Luftsäule im Instrument zum Schwingen, und diese Schwingungen übertragen sich auf die Luft. Der Unterschied zum Saunameister ist: Die Trompete erzeugt nicht einen Windstoß, eine Druckwelle, sondern Hunderte ganz kleine in jeder einzelnen Sekunde. Man kann sich das so vorstellen, dass die Luft kurz verdichtet wird, die Luft sich entspannt und dabei die Energie – den Druck – an die benachbarte Luftschicht wieder abgibt. Es sind also Druckwellen – nur sind sie so schwach, das wir sie nicht als Windstoß spüren. Dafür ist aber unser Ohr darauf ausgelegt, diese schwachen Druckwellen wahrzunehmen und für unser Gehirn in Töne zu verwandeln. Je schneller die Luft schwingt, je höher die Frequenz, desto höher ist der Ton. Das Entscheidende ist: Die Luft bzw. allgemein ein Medium – ist für die Schallübertragung nötig. Es kann auch Wasser oder sonst etwas sein, aber es muss eine Masse geben, die sich verdichten und entspannen kann. Sonst kann sich der Schall nicht fortpflanzen. Wärme und Radiowellen dagegen sind elektromagnetische Wellen, genau wie Lichtwellen oder  Röntgenstrahlung. Und ein wesentlicher Unterschied ist: Es sind eben keine Druck- oder Stoßwellen, die sich durch die Länge des Raums ausbreiten (Physiker sprechen hier von "Longitudinalwellen") – wo die Luft ganz schnell "vor- und zurückwackelt". Elektromagnetische Wellen haben mehr Ähnlichkeit mit einem Seil, das man durch Auf-und-ab-Bewegungen zum Schwingen bringt, sodass das Seil Wellen bildet, die sich durch den Raum fortpflanzen. Hier sprechen Physiker von Transversalwellen. So ein Seil könnte man auch im Vakuum – oder im Weltraum – zum Schwingen bringen; dazu braucht es kein äußeres Medium. Und so ungefähr kann man sich das auch mit elektromagnetischen Strahlen vorstellen. Deren Schwingungen ähneln mehr denen eines schwingenden Seils als einer Druckwelle in der Luft oder im Wasser; deshalb brauchen sie kein Medium.

Nun gibt es bei Radiowellen, Licht- oder Wärmestrahlen aber nun mal kein "Seil" – was schwingt denn da?

Was schwingt, sind die elektrischen und magnetischen Felder. Das ist natürlich nicht ganz so anschaulich wie ein Seil. Wir kennen das Magnetfeld der Erde – das ist ein großes Feld, das sich um den Globus spannt. Genau kennen wir elektrische Felder zum Beispiel zwischen positiv und negativ geladenen Teilchen. Und diese Felder gibt es eben auch im Kleinen – und sie können schwingen. Je nachdem, wie schnell sie schwingen, handelt es sich um Wärmestrahlung, um Radiowellen, Licht oder um Röntgenstrahlen. Das ist abstrakt, aber die Art der Welle ist in beiden Fällen die gleiche wie die Welle, die sich entlang eines schwingenden Seils fortpflanzt. Deshalb braucht sie – anders als der Schall – kein äußeres Medium.