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Elektromagnetische Strahlung (EMS)

Elektromagnetische Strahlung

In der Chemie kommt der elektromagnetischen Strahlung besondere Bedeutung zu. Sie kann Moleküle in Rotationen und Schwingungen versetzen oder Elektronen aus ihren Umlaufbahnen um die Atomkerne "schießen". Zur elektromagnetischen Strahlung zählen Wellen aus Rundfunk und Fernsehen, Licht, Röntgen- und Gammastrahlung oder Wärmestrahlung. Sie alle lassen sich auf die gleiche physikalische Struktur zurückführen.

Elektromagnetische Strahlung breitet sich normalerweise geradlinig aus - ohne einen materiellen Träger. Im Vakuum beträgt ihre Geschwindigkeit $c_{0} = 2,99792458 \cdot 10^{8} m s^{-1}$ . Sie wird als Lichtgeschwindigkeit bezeichnet.

Strahlung als Welle

Jeden periodisch wiederkehrenden Vorgang bezeichnet man als Schwingung. Die einfachste Schwingungsform ist die reine Sinus-Schwingung, die sogenannte harmonische Schwingung. Ihre Eigenschaften gelten sowohl für mechanische Schwingungen als auch für elektromagnetische Strahlung. Solche Schwingungen werden durch die Größen beschrieben, die in angegeben sind.

Tab.1: Wichtige Größen und Einheiten in der Schwingungsspektroskopie

Größe	Symbol	Einheit	Bedeutung
Wellenlänge	$λ$	$nm$	Länge einer Welle
Wellenzahl	$\tilde{ν}$	${cm}^{-1}$	Anzahl der Wellen pro $cm$
Frequenz	$ν$	$Hz$	Anzahl der Schwingungen pro Sekunde

Diese Größen werden auf folgende Weise miteinander verknüpft:

\tilde{ν} = \frac{1}{λ} = \frac{ν}{c_{0}}

Zur Beschreibung einer elektromagnetischen Welle werden die Wellenlänge (bzw. die Wellenzahl oder Frequenz) und die Amplitude angegeben. Wie sich eine Änderung dieser beiden Größen auf die Form einer Welle auswirkt, kann man in (Abb. 1) ausprobieren. Wird eine Wellenlänge im sichtbaren Bereich (Licht) gewählt, wird die Welle nicht schwarz, sondern mit ihrer charakteristischen Farbe angezeigt.

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Abb.1: Form einer Sinusschwingung in Abhängigkeit der Wellenlänge (bzw. Wellenzahl) und Amplitude

Mono- und polychromatische Strahlung

Setzt sich elektromagnetische Strahlung lediglich aus Wellen gleicher Frequenz zusammen, nennt man sie monochromatische Strahlung. In polychromatischer Strahlung sind Wellen mit unterschiedlicher Frequenz vertreten.