Akustik und Optik - ein Vergleich

Nicht alle die in der Tabelle angesprochenen Parallelen wird man in Klassenstufe 7 oder 8 thematisieren können.
Vor allem der Vergleich der Wellenarten kann erst in der Kursstufe verstanden werden. Er wurde hier dennoch angerissen.

 

Akustik

Optik
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Sender / Quellen Körper, die Schwingungen machen, z.B.
Stimmbänder, Musikinstrumente, Flügel der Insekten, Motoren,....		 Selbstleuchter:
künstliche Quellen z.B.: Lampe, Feuer

natürliche Quellen: Sonne
beleuchtete Gegenstände:
natürliche Quellen: Mond, Planeten, viele Sterne
Empfänger natürlich Ohr Auge Seiten zum Auge
Wahrnehmungsbereich und Altersprobleme

Wir hören Schall im Bereich zwischen etwa 20 Hz und 20.000 Hz.

  • Die Fähigkeit hohe Töne zu hören, lässt mit dem Alter nach. Dies liegt daran, dass die Biegsamkeit des Trommelfells nachlässt.

Wir sehen Licht im Bereich zwischen rot (800 nm) und violett (400 nm).

  • Die Fähigkeit in allen Entfernungen scharf zu sehen, lässt mit dem Alter nach. Dies liegt daran, dass die Biegsamkeit der Augenlinse nachlässt.
Empfindlichkeit und Schutz
  • Das Ohr ist nicht in allen Bereichen gleich empfindlich. Bei etwa 1000 Hz ist die größte Empfindlichkeit des Ohrs.
  • Das Ohr nimmt Schall logaritmisch wahr, eine doppelte Amplitude bedeutet kein doppelt so lautes Tonempfinden. Beitrag von Dieter Plappert
  • Das Ohr kann die einfallende Schallintensität leider nicht regeln, daher ist Lärmschutz wichtig.
  • Das Ohr kann die Schallintensität leider nicht regeln, wir brauchen eine Gehörschutz, wenn es zu laut wird.
  • Das Auge ist nicht nicht in allen Bereichen gleich empfindlich. Im Grünbereich ist das menschliche Auge am empfindlichsten. (Ein grüner Laserpointerstrahl wird als heller empfunden als ein roter.)
  • Das Auge nimmt Lichtintensität logaritmisch wahr, eine doppelte Intensität erzeugt keinen doppelt so hellen Seheindruck. Beitrag von Dieter Plappert
  • Das Auge kann die einfallende Lichtintensität durch Schießen der Pupille regeln.
Frequenzbereiche, die wir nicht wahrnehmen Frequenzen unterhalb von 20 Hz nennt man Infraschall. Wir können diesen nicht hören.
Manche Tiere nutzen diese Frequenzen zur Kommunikation, z.B. Elefanten.
Planet Wissen

Frequenzen oberhalb von 20.000 Hz nennt man Ultraschall.
Auch diese Töne können wir nicht hören - Hunde und andere Tiere aber schon. Feldermäuse nutzen sogar diesen Bereich als eine Art "Echolot" zum Fliegen.
Fledermauskunde		 Frequenzen unterhalb von rot nennt man Infrarot.
Infrarotlicht ist Wärmestrahlung. Wir nutzen solche Lampen z.B. zur Bestrahlung bei Erkältungen.
Wikipedia

Frequenzen oberhalb von violett nennt man Ultraviolett.
Ultraviolettes Licht benutzt man im Solarium, es ist aber sehr energiereich und kann unsere Haut schädigen (Sonnenbrand).
Bundesamt für Strahlenschutz
Empfänger künstlich Mikrofon Solarzelle, Fotodiode, Fotowiderstand
Wellenart Längswelle Querwelle
Ausbreitungsgeschwindigkeit
Medium
  • Schall braucht zur Ausbreitung einen Schallträger wie z.B. Luft, Glas, Mauerwerk, Metalle
  • In Luft legt der Schall in jeder Sekunde etwa 340 m zurück. (Schallgeschwindigkeit).
  • Durchdringt praktisch alle Stoffe. Weiche Stoffe leiten Schall schlechter weiter als harte Stoffe.
  • Die Schallgeschwindigkeit ist in verschiedenen Stoffen verschieden groß.
    Sie ist in Wasser z.B. größer als in Luft.
  • Licht braucht zur Ausbreitung nicht unbedingt einen Stoff, es breitet sich auch im luftleeren Raum aus.
  • In Luft legt das Licht in jeder Sekunde etwa 300.000 km zurück. (Lichtgeschwindigkeit)
  • Durchdringt nur durchsichtige Körper wie z.B. Glas oder Wasser.
  • Die Lichtgeschwindigkeit ist in verschiedenen Stoffen verschieden groß.
    Sie ist in Glas oder Wasser z.B. kleiner als in Luft.
Reflexion Schall wird gemäß dem Reflexionsgesetz reflektiert, wenn es auf ein Hindernis trifft.

Daher hört man auch z.B. in Kirchen mit Kuppeln auch leise Geräusche besonders gut. Auf Kanzeln bringt man "Deckel" an, damit die Predigt besser gehört werden kann.		 Trifft Licht auf eine reflektierende Fläche (Spiegel, Glas, ebene Wasserfläche), so wird es nach dem Reflexionsgesetz reflektiert, d.h. gezielt in eine Richtung geworfen.

Die wird beim Spiegel ausgenutzt
Brechung, Totalreflexion Auch bei Schall gibt es die Erscheinung der Brechung und der Totalreflexion.

So hört man z.B. am Abend unter Umständen zeitweise den Festlärm aus dem Nachbardorf auch dann, wenn es weiter weg liegt und ein Hügel dazwischen ist. Der Schall wird in höheren, unterschiedlich warmen Luftschichten totalreflektiert und kann so den Berg überwinden.		 Trifft Licht auf die Grenzschicht zwischen zwei Stoffen in denen es sich ausbreiten kann, so wird der Lichtstrahl gebrochen, d.h. er ändert seine Richtung.

Kommt er aus dem optisch dichteren Medium, so kann er an dieser Schicht totalreflektiert werden, die Schicht wirkt wie ein Spiegel.

Das kann man als Fata Morgana oder als Luftspiegelung auf heißen Straßenflächen beobachten. Seiten zur Brechung des Lichts

In Medizin und Technik wird das bei Magen- und Darmspiegelung und beim Glasfaserkabel zur Datenübertragung verwendet.