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Elektromagnetische Strahlung (EMS)

Strahlung

Breitet sich Energie gerichtet, zeitlich und räumlich aus, spricht man von Strahlung. Der Energietransport kann durch Teilchen erfolgen (Teilchen-, Korpuskel-, Partikelstrahlung). Dies ist der Fall bei der Alphastrahlung, die aus hochenergetischen Helium-Kernen besteht (Abb. 1) . Wenn die Strahlungsteilchen Masse, Ladung oder andere Eigenschaften besitzen, werden auch diese transportiert. Energie kann sich aber auch in Form von Wellen ausbreiten (Wellenstrahlung) wie beim Schall, bei dem sich Dichteschwankungen durch Materie fortpflanzen (Abb. 2) .

Abb.1
Beispiel für Teilchenstrahlung: Alphastrahlung

Uran-238 ist instabil. Es zerfällt in ein Thorium-234-Atom und ein hochenergetisches Helium-Atom. Solche abgesonderten Helium-Atome bezeichnet man als Alphastrahlung. Auch bei Betastrahlung (Elektronen) handelt es sich um Teilchenstrahlung.

Abb.2
Beispiel für Wellenstrahlung: Schall

Der Versuch zeigt, dass Schall eine longitudinale Welle ist. Durch den Schlag auf das Tamburin kommt es zu kurzzeitigen Verdichtungen der Luftmoleküle hinter dem Trommelfell. Die Dichteschwankung breitet sich kugelförmig im Raum aus. Erreicht die Energie das Trommelfell des zweiten Tamburins, wird der dort angebrachte Ball in Bewegung versetzt.

Die historische Debatte, ob Lichtstrahlen aus Teilchen oder Wellen bestehen, wurde in der Quantentheorie so beantwortet: Sie bestehen aus Photonen (Teilchen), die Welleneigenschaften (beispielsweise Interferenz) zeigen. Verallgemeinernd kann man aus der Quantenphysik begründen, dass alle Strahlungen sowohl Teilchen- als auch Wellencharakter haben müssen. Dies wird als Welle-Teilchen-Dualismus bezeichnet.

Definition
Strahlung ist ein gerichteter, zeitlicher und räumlicher Energietransport in Form von Wellen und/oder Teilchen. Strahlung transportiert immer Energie und Impuls (d.h. sie hat eine ausgezeichnete Richtung).

Der Begriff Strahl ist eher unscharf und nicht streng definiert. So gibt es einen Wasserstrahl, aber keine Wasserstrahlung. Auf der anderen Seite gibt es sowohl einen Lichtstrahl als auch Lichtstrahlung. Spricht man von Materie, die sich strahlenartig ausbreitet, ist ein Teilchen- oder Materiefluss gemeint, keine Materiestrahlung.

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