Hinweis
Immer wieder hört man Wissenschaftler von einer „Frequenz von soundsovielen Wellenzahlen“ sprechen. Das ist gleich aus zwei Gründen falsch. Erstens sind Frequenz und Wellenzahl zwei verschiedene physikalische Observablen. Zweitens ist die Wellenzahl eine physikalische Größe, keine Einheit. Die Dimension einer Wellenzahl ist 1/Länge; sie wird meist in reziproken Zentimetern (cm–1) angegeben.
Wenn das elektrische und das magnetische Feld in einer elektromagnetischen Welle jeweils nur in einer einzigen Ebene schwingen, nennt man die Welle linear polarisiert (Abb. G-10). Die Polarisationsebene kann beliebig zur Ausbreitungsrichtung der Welle orientiert sein, wobei die elektrischen und magnetischen Felder stets senkrecht zur Ausbreitungsrichtung (und senkrecht zueinander) stehen. Außer dieser Polarisation existiert auch die zirkulare Polarisation, bei der die elektrischen und magnetischen Felder im Uhrzeiger- oder Gegenuhrzeigersinn um die Ausbreitungsrichtung der Welle rotieren (aber wieder immer senkrecht zur Ausbreitungsrichtung sowie zueinander sind).
Nach der klassischen elektromagnetischen Theorie ist die Intensität von elektromagnetischer Strahlung proportional zum Quadrat der Amplitude der Welle; dies gilt auch für sichtbares Licht.
G.7 Einheiten
■ Das Wichtigste in Kürze: (a) Das Ergebnis einer Messung einer physikalischen Grö- ße wird als Produkt aus einem Zahlenwert und einer Einheit angegeben. (b) Im Internationalen Einheitensystem (SI) werden alle Einheiten von sieben Basiseinheiten abgeleitet. Alle physikalischen Größen können durch diese Einheiten oder Kombinationen von ihnen ausgedrückt werden.
Das Ergebnis einer physikalischen Messung wird in der Form
physikalische Größe = Zahlenwert × Einheit
angegeben. Zum Beispiel wird man eine Länge in der Form l = 5.1 m angeben, wenn man festgestellt hat, dass sie gerade 5.1 mal so groß ist wie die definierte Längeneinheit Meter (m). Einheiten werden als algebraische Größen behandelt und können multipliziert und dividiert werden. Wir könnten dieselbe Länge daher auch in der Form l/m = 5.1 angeben. Die Symbole für physikalische Größen werden im Gegensatz zu ihren Einheiten immer kursiv geschrieben (daher V für Volumen, nicht V). das gilt auch für griechische Buchstaben (daher μ und nicht μ für das elektrische Dipolmoment), allerdings sind die in der Praxis verfügbaren Zeichensätze nicht immer ausreichend flexibel.
Abb. G.9 Die Bereiche des elektromagnetischen Spektrums. Die Grenzen der Bereiche sind nur Näherungen.
Im Internationalen Einheitensystem (SI, nach dem französischen Système International d’Unités) werden alle Einheiten aus sieben Basiseinheiten gebildet, die in Tabelle G-1 aufgeführt sind. Alle anderen physikalischen Größen können als Kombinationen dieser Basiseinheiten ausgedrückt und in entsprechenden abgeleiteten Einheiten angegeben werden. So lässt sich ein Volumen beispielsweise als (Länge)3 ausdrücken und als Vielfaches eines Kubikmeters (1 m3) angeben. Die Dichte, die als Masse dividiert durch Volumen definiert ist, kann als Vielfaches von 1 Kilogramm pro Kubikmeter (1 kg m–3) angegeben werden.
Eine Reihe von abgeleiteten Einheiten haben besondere Namen und Symbole; die für unsere Zwecke wichtigsten sind in Tabelle G-2 aufgeführt.
Alle Einheiten (sowohl Basis- als auch abgeleitete Einheiten) können mit einem Präfix versehen werden, der eine Zehnerpotenz als multiplikativen Faktor ausdrückt. Wie die Einheiten werden auch diese Präfixe aufrecht (nicht kursiv) geschrieben, auch die griechischen Buchstaben (es heißt also μm, nicht μm). Die häufigsten Prä- fixe sind in Tabelle G-3 angegeben. Einige Beispiele für ihre Verwendung sind
Tabelle G-1 Die SI-Basiseinheiten.
| Physikalische Größe | Symbol | Basiseinheit |
| Länge | l | Meter (m) |
| Masse | m | Kilogramm (kg) |
| Zeit | t | Sekunde (s) |
| elektrischer Strom | I | Ampere (A) |
| thermodynamische Temperatur | T | Kelvin (K) |
| Stoffmenge | n | Mol (mol) |
| Lichtstärke | Iv | Candela (cd) |
Abb. G.10 Elektromagnetische Strahlung besteht aus einer Welle aus elektrischen und magnetischen Feldern, die senkrecht aufeinander und zur Ausbreitungsrichtung der Welle (hier der x-Richtung) stehen. Die Darstellung zeigt eine linear polarisierte Welle, bei der das elektrische Feld in der xz-Ebene und das Magnetfeld in der yz-Ebene oszilliert.
Tabelle G-2 Einige abgeleitete Einheiten.
| Physikalische Größe | Abgeleitete Einheit* | Name der Einheit |
| Kraft | 1 kg m s–2 | Newton (N) |
| Druck | 1 kg m–1 s–2 1N m–2 | Pascal (Pa) |
| Energie | 1 kg m2 s–2 1 N m 1 Pa m3 | Joule (J) |
| Leistung | 1 kg m2 s–3 1J s–1 | Watt (W) |
* Äquivalente Definitionen anhand von abgeleiteten Einheiten sind nach der Definition in Basiseinheiten angegeben.