## 743 **E) Eine Welle, deren Schwingungsebene nur in eine Raumrichtung ausgerichtet ist.** Eine linear polarisierte Welle ist dadurch gekennzeichnet, dass ihr elektrisches Feld nur in einer einzigen Raumrichtung schwingt. Dies kann man sich wie eine Seilwelle vorstellen, die nur auf und ab (oder nur links und rechts) schwingt, aber nicht kreisförmig. Die falschen Antwortoptionen verwechseln entweder die räumliche Konstanz der Schwingungsebene mit einer Veränderung (A, B), stellen einen nicht existierenden Zusammenhang zur Materiepolarisierung her (C) oder behaupten fälschlicherweise, die Schwingungsebene sei undefiniert (D). Linear polarisiertes Licht entsteht beispielsweise beim Durchgang durch einen Polarisationsfilter. ## 744 **E) Wenn der Gangunterschied einer halben Wellenlänge entspricht.** Bei der Überlagerung von Wellen mit gleicher Amplitude tritt destruktive Interferenz (vollständige Auslöschung) auf, wenn der Gangunterschied eine halbe Wellenlänge ($\frac{\lambda}{2}$) beträgt. In diesem Fall sind die Wellen genau gegenphasig - während eine Welle einen Wellenberg aufweist, hat die andere an derselben Stelle ein Wellental. Die Amplituden heben sich dann gegenseitig auf. Bei einem Gangunterschied von einer ganzen Wellenlänge (Option A) würden sich die Wellen dagegen konstruktiv überlagern und verstärken. Die Optionen B, C und D beschreiben keine relevanten Bedingungen für Interferenz, da weder Reflexion, Bewegungsrichtung noch Frequenzunterschiede für die Auslöschung entscheidend sind. ## 745 **D) Pendel D** Die Schwingungsfrequenz eines Pendels ist die Anzahl der Schwingungen pro Zeiteinheit und lässt sich aus der Periodendauer (Zeit für eine vollständige Schwingung) bestimmen: Je kürzer die Periodendauer, desto höher die Frequenz ($f = \frac{1}{T}$). ## 746 **A) Wenn sich Schallsender und Schallempfänger aufeinander zubewegen, wird die gemessene Schallfrequenz höher.** Der Doppler-Effekt beschreibt die Frequenzänderung einer Schallwelle, wenn sich Quelle und Beobachter relativ zueinander bewegen. Bei Annäherung werden die Wellenberge gestaucht, wodurch die wahrgenommene Frequenz steigt - ein bekanntes Beispiel ist das höher werdende Martinshorn eines sich nähernden Krankenwagens. Bei Entfernung (Option D) werden die Wellen dagegen gestreckt und die Frequenz sinkt. Die Optionen B, C und E beschreiben andere akustische Phänomene: B verwechselt Wellenlänge mit Interferenz, C beschreibt fälschlicherweise eine lineare Schalladdition, und E vermischt räumliche Position mit Frequenzänderung. ## 747 **A) Durch Reflexion an durchsichtigen Materialien wie Glas unter dem Brewster-Winkel** Wenn Licht unter einem bestimmten Winkel (Brewster-Winkel) auf eine durchsichtige Oberfläche wie Glas trifft, wird das reflektierte Licht linear polarisiert. Dabei schwingen die Lichtwellen nur noch in einer Ebene parallel zur reflektierenden Oberfläche. Dieser Effekt wird in der Praxis häufig durch Polarisationsfilter genutzt. Die anderen Optionen beschreiben physikalische Phänomene, die nicht zur Erzeugung von linear polarisiertem Licht führen: Metallische Oberflächen erzeugen elliptisch polarisiertes Licht (B), Elektronenbeschleunigung führt zur Emission von unpolarisierter Strahlung (C), und weder elektrostatische Aufladung (D) noch Änderungen magnetischer Felder (E) bewirken eine Polarisation von Licht. ## 748 **D) Die Entfernung zwischen zwei Punkten gleicher Schwingungsphase.** Die Wellenlänge ist ein fundamentales Merkmal jeder Welle und beschreibt den räumlichen Abstand zwischen zwei Punkten, die sich in der gleichen Schwingungsphase befinden, zum Beispiel zwischen zwei Wellenbergen oder zwei Wellentälern. Die anderen Antwortoptionen verwechseln die Wellenlänge mit anderen Wellengrößen: Die Zeit für eine vollständige Schwingung ist die Periodendauer (A), die maximale Auslenkung entspricht der Amplitude (B), die Anzahl der Schwingungen pro Zeit ist die Frequenz (C), und die Ausbreitungsgeschwindigkeit gibt an, wie schnell sich die Welle im Medium fortbewegt (E). Die Wellenlänge wird üblicherweise mit dem griechischen Buchstaben $\lambda$ bezeichnet und in Längeneinheiten wie Meter angegeben. ## 749 **C) Ein Wellenberg wird als Wellental reflektiert.** Bei der Reflexion einer Welle am festen Ende kommt es zu einem Phasensprung von 180°, wodurch sich die Phase der Welle umkehrt. Das bedeutet, dass ein Wellenberg als Wellental reflektiert wird und umgekehrt. Dies liegt daran, dass das feste Ende nicht frei schwingen kann und einen Knotenpunkt erzwingt. Die einlaufende und reflektierte Welle überlagern sich dort, wobei die Auslenkung am festen Ende immer null sein muss. Die Optionen A und B sind falsch, da Wellen am festen Ende nicht absorbiert werden, sondern fast vollständig reflektiert werden. Option D widerspricht dem Phasensprung-Prinzip, und E beschreibt fälschlicherweise eine destruktive Interferenz, die so nicht stattfindet. ## 750 **A) Die Auslenkung erfolgt senkrecht zur Ausbreitungsrichtung.** Eine Transversalwelle ist dadurch gekennzeichnet, dass sich die Teilchen senkrecht (also im 90°-Winkel) zur Ausbreitungsrichtung der Welle bewegen. Dies kann man sich gut am Beispiel einer gespannten Seilwelle vorstellen: Während sich die Welle horizontal ausbreitet, schwingen die Seilpunkte nach oben und unten. Die anderen Optionen sind falsch: Eine Bewegung in Ausbreitungsrichtung (B) beschreibt eine Longitudinalwelle, nicht eine Transversalwelle. Druckwellen (C) sind immer Longitudinalwellen. Eine diagonale Auslenkung (D) existiert nicht bei einfachen Wellen. Die Ausbreitungsmöglichkeit ist nicht auf Flüssigkeiten beschränkt (E) - Transversalwellen breiten sich sogar hauptsächlich in Festkörpern und als elektromagnetische Wellen aus. ## 751 **C) Resonanz tritt auf, wenn einem schwingungsfähigen System mit Dämpfung Energie geeigneter Frequenz zugeführt wird.** Resonanz ist ein fundamentales physikalisches Phänomen, bei dem ein schwingungsfähiges System besonders stark auf eine äußere periodische Anregung reagiert, wenn deren Frequenz nahe der Eigenfrequenz des Systems liegt. Die Dämpfung ist dabei ein wichtiger Aspekt, da sie in realen Systemen immer vorhanden ist und Energie aus dem System abführt. Die anderen Optionen sind falsch: Resonanz ist nicht auf die gleiche Ausbreitungsrichtung von Wellen beschränkt (A), tritt nicht nur in mechanischen Systemen auf, sondern auch in elektrischen und anderen Systemen (B), hat nichts mit Wellenauslöschung zu tun (D) und kommt in allen Aggregatzuständen vor (E). ## 752 **E) Die Amplituden überlagern sich räumlich.** Wenn sich mehrere Wellen im gleichen Medium ausbreiten, gilt das Superpositionsprinzip: Die Auslenkungen (Amplituden) der einzelnen Wellen addieren sich an jedem Punkt im Raum. Dies führt zu einer räumlichen Überlagerung der Amplituden, wobei sich Wellenberge und Wellentäler entweder verstärken (konstruktive Interferenz) oder abschwächen (destruktive Interferenz) können. Die anderen Antwortoptionen sind physikalisch nicht korrekt: Wellenberge werden nicht einfach durch Täler ersetzt (A), Frequenzen bleiben unverändert erhalten (B), Wellenlängen überlagern sich nicht (C), und die Wellenberge und -täler verschieben sich nicht willkürlich (D), sondern folgen dem Superpositionsprinzip. ## 753 **A) Die maximale kinetische Energie entspricht der maximalen potentiellen Energie der Feder.** Beim ungedämpften Federpendel findet eine kontinuierliche Umwandlung zwischen kinetischer und potentieller Energie statt, wobei die Gesamtenergie konstant bleibt. An den Umkehrpunkten ist die kinetische Energie null und die potentielle Energie maximal, während in der Gleichgewichtslage die potentielle Energie null und die kinetische Energie maximal ist. Diese Maximalwerte sind gleich groß. Die anderen Optionen sind falsch: Die potentielle Energie (B) ändert sich ständig, beide Energieformen sind nie gleichzeitig maximal (C), die Gesamtenergie bleibt konstant (D), und das Verhältnis der Maximalwerte ist 1:1, nicht 1:2 (E). ## 754 **D) Bei einer Phasenverschiebung von λ/2.** Destruktive Interferenz tritt auf, wenn sich die Wellenberge der einen Welle mit den Wellentälern der anderen Welle überlagern, sodass sie sich gegenseitig auslöschen. Dies geschieht genau dann, wenn die Phasenverschiebung $\lambda/2$ (oder allgemein $(2n+1)\lambda/2$ mit $n = 0,1,2,...$) beträgt. Die Optionen A und C sind falsch, da bei Phasenverschiebungen von $\lambda$ oder $2\lambda$ die Wellen wieder in Phase sind und konstruktiv interferieren. Die Optionen B und E beziehen sich fälschlicherweise auf Amplitudenverschiebungen, die für Interferenz nicht relevant sind - entscheidend ist ausschließlich die Phasenbeziehung der überlagerten Wellen. ## 755 **A) Durch sich gegeneinander ausbreitende, gleichartige harmonische Wellen** Eine stehende Welle entsteht durch die Überlagerung (Interferenz) zweier identischer harmonischer Wellen, die sich in entgegengesetzte Richtungen ausbreiten. Dabei bilden sich charakteristische Punkte: Schwingungsbäuche, an denen die Amplitude maximal ist, und Schwingungsknoten, die in Ruhe bleiben. Die anderen Optionen sind physikalisch nicht korrekt: Weder führen gleichgerichtete Wellen (E) noch unterschiedliche Wellenformen (B) zu stehenden Wellen. Die Absorption (C) dämpft eine Welle lediglich, und eine Geschwindigkeitsreduktion auf null (D) widerspricht dem Wellencharakter. Ein typisches Beispiel für stehende Wellen ist eine schwingende Gitarrensaite. ## 756 **C) Das Beugungsmuster einer Lochblende mit geeignetem Öffnungsdurchmesser zeigt konzentrische Kreise aus Minima und Maxima.** Wenn Licht durch eine kreisförmige Lochblende fällt, entsteht ein charakteristisches Beugungsmuster, das als Fraunhofer-Beugung bekannt ist. Im Zentrum erscheint ein heller Fleck (Airy-Scheibchen), der von konzentrischen hellen und dunklen Ringen umgeben ist. Diese entstehen durch konstruktive und destruktive Interferenz der gebeugten Lichtwellen. Die anderen Optionen beschreiben entweder allgemeine Wellenphänomene (A), verwenden falsche physikalische Konzepte (B: multiplikative statt additive Überlagerung), beziehen sich auf andere optische Phänomene (D: Spektralzerlegung am Gitter) oder machen falsche Aussagen über die Beobachtbarkeit (E: das Beugungsmuster ist real, nicht virtuell). ## 757 **C) Es gibt unendlich viele Beugungs-Nebenmaxima.** Bei der Beugung von Wellen am Einfachspalt entstehen theoretisch unendlich viele Nebenmaxima und -minima, deren Intensität mit zunehmendem Abstand vom Hauptmaximum abnimmt. Dies ist ein charakteristisches Merkmal des Beugungsmusters. Die anderen Optionen enthalten physikalische Fehler: A) verwechselt Beugung mit Brechung, B) unterschätzt die Anzahl der Nebenmaxima, D) ist falsch, da auch Longitudinalwellen gebeugt werden können, und E) ist genau umgekehrt - Beugungseffekte sind besonders ausgeprägt, wenn die Spaltbreite in der Größenordnung der Wellenlänge liegt oder kleiner ist ($d \leq \lambda$). ## 758 **B) Exponentiell abklingende Schwingung** Wenn die Antriebsenergie eines Uhrenpendels unterbrochen wird, nimmt die kinetische Energie aufgrund von Reibungsverlusten (Luftwiderstand, Lagerreibung) kontinuierlich ab. Bei jeder Schwingung wird ein Teil der Energie in Wärme umgewandelt, wobei der Energieverlust proportional zur vorhandenen Energie ist. Dies führt zu einer exponentiell abklingenden Amplitude der kinetischen Energie. Eine konstante Linie (C) oder linear verlaufende Graphen (A, D) sind unrealistisch, da sie den Einfluss der Reibung nicht korrekt abbilden. Eine sinusförmige Schwingung mit konstanter Amplitude (E) würde nur in einem idealen, reibungsfreien System auftreten. ## 759 **C) Schallwellen sind Longitudinalwellen.** Schallwellen sind tatsächlich Longitudinalwellen, bei denen die Teilchen des Mediums parallel zur Ausbreitungsrichtung der Welle schwingen. Dies führt zu abwechselnden Verdichtungen und Verdünnungen im Medium. Die anderen Optionen enthalten Fehler: Schall breitet sich in Festkörpern schneller aus als in Luft (nicht umgekehrt wie in A), die Wellengeschwindigkeit hängt von den Eigenschaften des Mediums ab (B ist falsch). Die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Transversal- und Longitudinalwellen wird durch das Medium bestimmt, es gibt keine generelle Regel zur Geschwindigkeit (D). Wellen können sich definitiv überlagern (Superpositionsprinzip), weshalb E falsch ist. ## 760 **D) Eine ungedämpfte Schwingung mit konstanter Frequenz.** Eine harmonische Schwingung ist durch ihre gleichbleibende (konstante) Frequenz und Amplitude gekennzeichnet, die sich ohne äußere Einwirkungen nicht verändert. Dies entspricht dem idealen, verlustfreien Fall einer Schwingung. Die anderen Optionen beschreiben keine harmonischen Schwingungen: Harmonische Obertöne (A) sind Vielfache der Grundfrequenz, gedämpfte Schwingungen (B) verlieren stetig an Amplitude, Schwingungen mit variabler Frequenz (C) ändern ihre Schwingungsdauer und Resonanzschwingungen (E) treten nur bei bestimmten Anregungsfrequenzen auf. Eine perfekte harmonische Schwingung folgt mathematisch einer Sinusfunktion ($y(t) = A \sin(\omega t)$) mit konstanter Amplitude A und Kreisfrequenz $\omega$. ## 761 **C) Amplitude** Bei einer gedämpften harmonischen Schwingung nimmt die Amplitude aufgrund von Reibung oder anderen Energieverlusten kontinuierlich ab. Die Frequenz der Schwingung bleibt dabei konstant - sie ist durch die Eigenschaften des schwingenden Systems (z.B. Federkonstante und Masse bei einem Federpendel) bestimmt. Auch die Phasenlage ändert sich während der Schwingung nicht charakteristisch. Die Optionen D und E sind falsch, da sie fälschlicherweise eine Änderung mehrerer Parameter behaupten. Die exponentielle Abnahme der Amplitude ist das entscheidende Merkmal einer gedämpften Schwingung und unterscheidet sie von der ungedämpften harmonischen Schwingung. ## 762 **B) Jeder Punkt einer Wellenfront wird zum Ausgangspunkt einer neuen Elementarwelle.** Das Huygens'sche Prinzip besagt, dass jeder Punkt einer Wellenfront als Ausgangspunkt einer neuen kugelförmigen Elementarwelle betrachtet werden kann. Die Einhüllende (Tangentialfläche) all dieser Elementarwellen bildet nach einer gewissen Zeit die neue Wellenfront. Dieses Prinzip erklärt wichtige Wellenphänomene wie Beugung und Brechung. Die falschen Antworten enthalten physikalische Fehler: Wellen können sich auch durch Medien mit variabler Dichte ausbreiten (A), Elementarwellen breiten sich in alle Richtungen aus, nicht nur in Richtung abnehmender Dichte (C), die Amplitude nimmt mit der Entfernung ab, nicht zu (D), und Elementarwellen breiten sich kugelförmig in alle Richtungen aus, nicht nur in Richtung der ursprünglichen Wellenfront (E). ## 763 **C) Der Pendellänge und der Erdbeschleunigung.** Die Schwingungsperiode T eines idealen Pendels mit kleiner Auslenkung wird durch die Formel $T = 2\pi\sqrt{\frac{l}{g}}$ beschrieben, wobei l die Pendellänge und g die Erdbeschleunigung ist. Die Masse des Pendelkörpers und die Amplitude (bei kleinen Auslenkungen) haben keinen Einfluss auf die Schwingungsdauer. Dies ist ein wichtiges Merkmal des harmonischen Oszillators, zu dem das ideale Pendel bei kleinen Auslenkungen gehört. Die Anfangsauslenkung (Option A) beeinflusst nur die Amplitude, nicht die Periodendauer. Bei größeren Auslenkungen würde die Amplitude allerdings eine Rolle spielen (Option B ist daher für kleine Auslenkungen falsch). Reibungseffekte (Option D) werden beim idealen Pendel vernachlässigt, und die Energieformen (Option E) sind zwar während der Schwingung relevant, bestimmen aber nicht die Periodendauer. ## 764 **C) Die Dämpfung muss stark genug sein, um Oszillationen zu verhindern.** Bei einer gedämpften Schwingung entscheidet die Stärke der Dämpfung über das Systemverhalten. Ist die Dämpfung stark genug (überkritische Dämpfung oder aperiodischer Grenzfall), kehrt das System ohne Oszillationen zur Ruhelage zurück. Mathematisch ausgedrückt muss der Dämpfungsgrad $\delta \geq 1$ sein, damit keine Schwingungen auftreten. Die anderen Optionen enthalten Fehler: Die Anfangsauslenkung beeinflusst nicht die Art der Rückkehr (A), das Verhältnis von Eigenfrequenz zu Dämpfungsfrequenz ist falsch formuliert (B), die Energieumwandlung in Wärme findet zwar statt, bestimmt aber nicht den Oszillationscharakter (D), und die Schwingungsdauer existiert bei aperiodischem Verhalten gar nicht (E).