Wellenlänge

Den Abstand zwischen zwei Wellenbergen bzw. zwei Wellentälern nennt man Wellenlänge. Die Wellenlänge ist abhängig von der Frequenz. Je größer die Frequenz, desto kleiner die Wellenlänge. Die Wellenlänge wird mit dem griechischen Buchstaben $\lambda$ (Lambda) bezeichnet und üblicherweise in Meter (m) angegeben.

NB403: Was ist in der dargestellten Momentaufnahme einer Welle mit 2 markiert?
1) Kurzbeschreibung: Sinusförmige Kurve in einem Koordinatensystem mit den Achsenbeschriftungen „Feldstärke“ (vertikal) und „Ort“ (horizontal), versehen mit einem vertikalen Doppelpfeil „1“ von der Nulllinie zum Scheitelpunkt und einem horizontalen Doppelpfeil „2“ entlang der Nulllinie.

2) Ausführliche Beschreibung: Das Bild zeigt ein Koordinatensystem. Die vertikale Achse ist mit „Feldstärke“ beschriftet, die horizontale Achse mit „Ort“. Eine Sinuskurve verläuft von links nach rechts: Sie startet am linken Rand auf der Nulllinie, fällt zu einem Minimum, steigt zu einem Maximum, fällt erneut zu einem Minimum, steigt wieder zu einem Maximum und endet am rechten Rand auf der Nulllinie. Am linken sichtbaren Maximum ist ein vertikaler Doppelpfeil eingezeichnet, der von der Nulllinie zum Scheitelpunkt führt. In diesem Pfeil befindet sich ein kleiner, kreisförmiger Marker mit der Zahl „1“. Entlang der Nulllinie verläuft ein Doppelpfeil zwischen zwei Schnittpunkten der von der Nulllinie aufsteigenden Kurve mit der Nullllinie. In diesem Pfeil befindet sich ein kreisförmiger Marker mit der Zahl „2“.
NA205: Welche Einheit wird üblicherweise für die Wellenlänge verwendet?

Der Zusammenhang zwischen der Frequenz und der Wellenlänge ergibt sich aus der Lichtgeschwindigkeit von 300000 km/s. Eine Welle mit einer Frequenz von 1 Hz breitet sich 300000 km aus, bevor auf einen Wellenberg ein weiterer Wellenberg folgt. Eine Welle mit einer Frequenz von 1000 Hz breitet sich nur 300 km aus, bevor auf einen Wellenberg wieder ein Wellenberg folgt. Bei 1000000 Hz also 1 MHz sind es nur noch 300 m.

Daraus ergeben sich folgende Formeln, mit denen sich leicht zwischen Frequenz $f$ (in MHz) und Wellenlänge $\lambda$ (in Metern) umrechnen lässt:

$$f[[\textrm{MHz}]] = \dfrac{300}{\lambda[[\textrm{m}]]} \quad\quad\quad \lambda[[\textrm{m}]] = \dfrac{300}{f[[\textrm{MHz}]]}$$

Die beiden Formeln finden sich auch in der Formelsammlung, die bei der Prüfung als Hilfsmittel vorliegt.

Teilt man also 300 durch die Wellenlänge in Metern, erhält man die Frequenz in MHz. Und genauso andersherum: Teilt man 300 durch die Frequenz in MHz, erhält man die Wellenlänge in Metern.

Wollen wir also beispielsweise die Wellenlänge der Frequenz 145,3 MHz berechnen, dann setzen wir diese in die erste Formel ein und lösen dann:

$$\lambda[[\text{m}]] = \dfrac{300}{f[[\text{MHz}]]} = \dfrac{300}{145,3 \ \text{MHz}} \approx 2,06 \ \text{m}$$

Genauso funktioniert es andersherum. Setzen wir die Wellenlänge von 2,06 m in die zweite Formel ein, dann kommt die ursprüngliche Frequenz heraus:

$$f[[\text{MHz}]] = \dfrac{300}{\lambda[[\text{m}]]} = \dfrac{300}{2,06 \ \text{m}} \approx 145,3 \ \text{MHz}$$

Hier gibt es die Möglichkeit das Ganze nochmal auszuprobieren. An dem Regler kann man die Wellenlänge $\lambda$ einstellen. Die Frequenz wird automatisch berechnet.

Periode: $\lambda$=
1s
und $f$=
1Hz

Die gerundete Wellenlänge wird übrigens häufig verwendet, wenn man über Frequenzbereiche spricht. Man spricht dann von einem Frequenzband oder kurz Band, z. B. dem 2 m-Band. In der Tabelle NEA-2.7.1 finden sich beispielsweise die drei Amateurfunkbänder, die von Funkamateuren aller Klassen genutzt werden dürfen.

Frequenz Wellenlänge Band
28-29,7 MHz 10,7-10,1 m 10 m-Band
144-146 MHz 2,08-2,05 m 2 m-Band
430-440 MHz 70-68 cm 70 cm-Band
Tabelle NEA-2.7.1: Die drei Amateurfunkbänder, die für alle Klassen freigegeben sind

Die beiden folgenden Fragen lassen sich leicht mit den eben vorgestellten Formeln lösen.

NB302: Welcher Frequenz $f$ entspricht in etwa eine Wellenlänge von 2,08 m im Freiraum?
NB303: Welcher Wellenlänge $\lambda$ entspricht in etwa eine Frequenz von 433,500 MHz im Freiraum?

Weiter zum nächsten Abschnitt: Formeln umstellen I