Rudi Knoth hat geschrieben:Frau Holle hat geschrieben:Nachdem sich herausgestellt hat, dass manche hier die Existenz elektromagnetischer Wellen nicht bezweifeln, wäre es doch mal interessant zu ergründen wie die überhaupt entstehen, nach Auffassung der anerkannten Physik, versteht sich.
So ganz von Anfang an bis ins letzte Detail meine ich. Das ist nämlich gar nicht so einfach...
Ausgangspunkt ist wohl eine beschleunigte elektrische Ladung. Gleichförmige Bewegung reicht nicht, es muss schon Beschleunigung sein, sonst entsteht keine EM-Welle...
Stimmt das denn immer im Falle von beschleunigten elektrischen Ladungen? Wenn man eine Spule hat, durch die Gleichstrom fliesst, dann sind die elektrischen Ladungen auch beschleunigt. Aber es gibt damit keine elektromagnetische Wellen. Im Übrigen wäre dies Stoff für ein neues Thema.
Gruß
Rudi Knoth
hmpf hat geschrieben:Rudi Knoth hat geschrieben:... Stimmt das denn immer im Falle von beschleunigten elektrischen Ladungen? Wenn man eine Spule hat, durch die Gleichstrom fliesst, dann sind die elektrischen Ladungen auch beschleunigt. Aber es gibt damit keine elektromagnetische Wellen. Im Übrigen wäre dies Stoff für ein neues Thema.
Nö, das gilt nur beim Ein- und Ausschalten des Gleichstroms.
Dazwischen bewegen sich die Elektronen in der Spule nahezu unbeschleunigt.
Wenn man mal von der minimalen Zentrifugalkraft absieht.
Diese müsste allerdings tatsächlich eine kaum messbare Synchrotron-Strahlung erzeugen.
Beim Ein- und Ausschalten des Gleichstroms werden allerdings schon starke EM-Wellen erzeugt.
Das geht mir schon ein bisschen zu weit, ist mir nicht fundamental genug.
Im Hinterkopf habe ich eine Erklärung von Prof. Walter Lewin, wo er an der Tafel skizziert, was mit dem elektrostatischen Feld einer Elementarladung passiert, wenn diese einfach nur beschleunigt wird, der Einfachheit halber geradlinig, z.B. in Form eines Elektrons.
Interessant bei der Betrachtung ist, dass das Elektron (Quelle) nicht wieder zurück schwingt, was m.E. erst eine Welle erzeugen könnte. Es soll einfach nur auf einer gewissen Strecke beschleunigt werden. Eine periodische Schwingung kann sich ja dadurch (noch) nicht ergeben.
Lewins Erklärung geht nun so, dass ein entferntes, freies Elektron (als Probeladung) nach gewisser Zeit die Ortsänderung der Quelle "spürt" und dadurch ebenfalls bewegt wird (Wirkung).
Auf die magnetische Komponente geht Lewin zwar nicht ein, aber es ist ja bekannt, dass eine bewegte Ladung auch immer ein Magnetfeld erzeugt, so dass die geänderten Feldwerte auch immer von einer magnetischen Komponente begleitet sind.
So weit so gut...
Nun ist ja ebenfalls bekannt, dass man bei EM-Wellen von Photonen spricht, quantisierte Änderungen der Feldstärke im EM-Feld mit einer gewissen Energie, die sich aus der Frequenz ergibt (E=hf).
Hier der springende Punkt: Wenn doch in diesem einfachen Fall die Quellladung gar nicht schwingt, was kann da die "Frequenz" sein, also letztlich die Energie hf, die auf eine entfernte Probeladung wirkt?
Diese "Frequenz" kann sich m.E. nur in der Geschwindigkeit äußern, mit der eine lokale Feldänderung stattfindet und sich mit LG im Raum fortpflanzt. Bei einer wirklichen Welle wäre das die Steilheit einer Flanke: Je steiler, umso mehr Energie, d.h. umso höhere Frequenz und umso kürzere Wellenlänge.
So verstanden ist ein Photon einfach eine lokal mehr oder weniger schnelle Änderung der Feldstärke, und es hat nicht zwingend die Eigenschaft einer Welle, die ja immer eine Schwingung voraussetzt, ein Hin- und her Wechseln. Für die schnelle Änderung reicht aber schon eine Flanke dessen, was eine Welle ausmacht. Das würde auch einfach erklären, warum ein Photon bei der Erzeugung an der Quelle (beschleunigte Ladung) und bei der Detektion (lokale Wirkung) immer streng lokalisiert ist und somit als Teilchen aufgefasst werden kann, und eben nicht wirklich als Welle. In der Quantenfeldtheorie ist ja jedes Teilchen immer nur eine "Störung" im zugehörigen, omnipräsenten Feld.
Das passt perfekt zur Aussage von Richard Feynman zum sog. Welle-Teilchen-Dualismus:
"Wenn wir von einem Teilchen sprechen, meinen wir eine quantisierte Anregung. Wenn wir von einer Welle sprechen, meinen wir das Feld selbst."
Und allgemein zum Welle-Teilchen-Dualismus der in Quantenfeldtheorie, die ja auch massive Teilchen wie z.B. Elektronen beschreibt:
"Es ist eines der großen Rätsel der Quantenmechanik. Aber die Sache ist die: Wenn man die Quantenfeldtheorie ernst nimmt, gibt es kein Rätsel, es gibt keine Dualität. Das Elektronenfeld ist immer ein Feld. Auf der grundlegenden Ebene verhält es sich immer wellenartig. Aber das Feld ist quantisiert. Seine Anregungen treten in „Klumpen“ auf. Diese Klumpen verhalten sich in bestimmten Experimenten wie kleine, lokalisierte Teilchen.
Wenn man also Elektronen einzeln auf einen Detektor schießt, landet jedes an einem bestimmten Punkt – klick, wie ein Teilchen. Wenn man das Experiment jedoch viele Male wiederholt, bildet sich aus dem Muster der Klicks ein Interferenzmuster, wie bei einer Welle.
Es gibt kein Hin- und Herwechseln. [Also keine Welleneigenschaft am einzelnen "Teilchen", passt.]
Das Feld verhält sich jedes Mal genau gleich. Die Verwirrung entsteht dadurch, dass man versucht, das Feld in eine von zwei klassischen Kategorien zu zwängen – Welle oder Teilchen – obwohl es in Wirklichkeit keines von beiden ist. Es ist ein Quantenfeld, etwas Neues, etwas, für das es in der alltäglichen Erfahrung keine perfekte Entsprechung gibt."
Soweit mal meine Gedanken dazu.
