 Verfasst am: 27. Jan 2017 01:14 Titel: |
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| Laut Wikipedia "Der Streuquerschnitt σ der Rayleigh-Streuung ist proportional zur vierten Potenz der Frequenz f der elektromagnetischen Welle. Dies gilt nicht nur für unabhängig streuende Teilchen, d.h. bei Teilchenabständen größer als die Kohärenzlänge der Strahlung, sondern auch bei höherer Teilchenkonzentration für die Streuung an Inhomogenitäten des Brechungsindex durch eine statistische Anordnung der Teilchen, beispielsweise in Gasen oder Gläsern. Blaues Licht hat eine höhere Frequenz f als rotes und wird daher stärker gestreut. Dieser Effekt ist für das Himmelsblau am Tag sowie für die Morgenröte (und Abendröte) der Sonne am Horizont verantwortlich. Aus dem gleichen Grund erfolgt die Datenfernübertragung durch Glasfasern mit noch langwelligerem, infrarotem Licht." Stärker soll in dem Kontext wohl einfach öfter bedeuten, etwas unglücklich formuliert, wenn man vorher vom Brechungsindex spricht. |
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| Verfasst am: 26. Jan 2017 22:06 Titel: |
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| Ich verstehe die Frage nicht so ganz. Natürlich findet an der Atmosphäre auch Lichtbrechung statt. Aber mit der Rayleigh-Streuung hat es gerade nichts zu tun. Warum fragst Du? Wurde das irgendwo erwähnt? Ist inzwischen eigentlich klar, wie das mit der Rayleigh-Streuung ist und warum man den Himmel blau sieht während man die untergehende Sonne rot? Gruß Marco |
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| Verfasst am: 26. Jan 2017 20:46 Titel: |
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| Was spielt hierbei aber eigentlich die Dispersion für eine Rolle? Es dürfte doch eigentlich keinen Unterschied machen, wie stark das Licht gebrochen wird? Mehr als aufspalten geht ja nicht, da dürfte die Dispersion eigentlich keine Rolle spielen, oder? | |
| Verfasst am: 25. Jan 2017 18:27 Titel: |
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| Als schöne Lektüre (viele Bilder, wenig Physik) zu den mannigfachen Leuchterscheinungen der Atmospäre möchte ich Kristian Schlegel: Vom Regenbogen zum Polarlicht (1999) empfehlen. | |
| Verfasst am: 25. Jan 2017 18:03 Titel: |
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| Also, die nicht-QM (also klassische) Vorstellung ist ja, dass Du durch das Licht ein harmonisch schwingendes E-Feld hast, indem sich die Atome mit ihren Elektronen befinden. Durch dieses Feld wirken (zeitlich veränderliche) Kräfte auf die Elektronen, die so zu Schwingungen angeregt werden. Das Atom inklusive seiner Elektronen stellt aber selbst ein schwingungsfähiges System dar, das selbst eine Resonanzfrequenz und so besitzt. Die Annahme ist, dass man das System wie einen gedämpften harmonischen Oszillator modellieren kann, weil es sich ja nur um sehr kleine Auslenkungen handelt und so weiter. In gewisser Näherung scheint das ja auch nicht so ganz verkehrt zu sein. Also hat man eine Resonanzkurve wie ein gedämpfter harmonischer Oszillator. Das sichtbare Licht ist aber i. A. unterhalb der Resonanzfrequenz der Atom-Oszillatoren in der Luft. Je näher es dieser Resonanzfrequenz kommt, desto eher regt es die Atome an. Diese schwingen dann wie eine Antenne und strahlen deshalb die aufgenommene Energie wieder ab, aber in eine Richtung, die wie die Dipolstrahlung verteilt ist. Das ist alles eine rein klassische Betrachtungsweise. Quantisiert kommt es letztlich auf das selbe raus allerdings, nur dass das Lichtquant eben mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit absorbiert wird und dann wieder spontan emittiert. Die Wahrscheinlichkeit entspricht dabei auch der Resonanzkurve aus dem Oszillator-Modell und die Richtung der spontanen Emission der Dipol-Verteilung. Also letztlich kann man sich das mit einer Resonanz ganz gut vorstellen, denke ich. Je näher man an die Resonanzfrequenz kommt (müsste mal schauen, wo die für Stickstoff liegt vielleicht...), desto stärker wird absorbiert und in unterschiedlicher Richtung und kurzer Verzögerung wieder emittiert. Gruß Marco |
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| Verfasst am: 25. Jan 2017 17:10 Titel: |
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| Um jetzt aber nochmal auf die Herleitung der Rayleigh Streuung zu kommen, die Photonen als das elektrische Feld zu betrachten macht doch überhaupt keinen Sinn (das wäre ja nicht mehr klassische Mechanik sondern Qm bzw Qft)? Außerdem, von welchem Dipolmoment sprechen wir hier? Der Wasserdampf Moleküle? Inwiefern soll denn aufgrund des Dipolmomentes nun was gestreut werden? Ich würde verstehen, wenn wir hier von der Rotationsanregung sprechen, aber diese liegt ja im Infrarotbereich dieser.. |
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| Verfasst am: 25. Jan 2017 16:05 Titel: |
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| Wenn sich das E-Feld nicht verändert, hast Du auch keine EM-Welle. Dann hast Du ein statisches E-Feld und ohne bewegende Ladungen auch kein B-Feld. | |
| Verfasst am: 25. Jan 2017 15:23 Titel: |
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| Ja, das stimmt so, eine Veränderung im E-Feld erzeugt ein B-Feld, aber auch ohne Veränderung müsste doch ein B-Feld senkrecht zum E-Feld stehen? Ansonsten wären es doch elektromagnetische Wellen ohne der B-Feld Komponente? | |
| Verfasst am: 25. Jan 2017 15:02 Titel: |
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| Naja, das nun so auch nicht, aber jedes sich verändernde E-Feld generiert auch ein B-Feld. Schau Dir mal die Maxwell-Gleichungen an (ich glaube das 4.). Da folgt das B-Feld aus der Veränderung vom E-Feld plus Strom von Ladung (jetzt mal ganz frei gesprochen). Nur dadurch sind EM-Wellen, wie Licht, ja möglich. Gruß Marco |
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| Verfasst am: 25. Jan 2017 14:59 Titel: |
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| Also kann man auch sagen, dass es zu jedem E-Feld ein senkrechtes B-Feld gibt und umgekehrt? Diese sind auch in ihrer Stärke proportional zueinander? | |
| Verfasst am: 25. Jan 2017 14:54 Titel: |
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| Licht als Elektromagnetische Welle an einem Ort betrachtet ist ein oszillierendes E-Feld und dazu senkrecht ein oszillierendes B-Feld. Ladung brauchst Du dafür nur irgendwo in der Ferne zur Erzeugung der Welle. Oder was genau meinst Du? Gruß Marco |
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| Verfasst am: 25. Jan 2017 14:47 Titel: |
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| Dachte ich mir fast, aber wie kann ich mir das denn wiederum vorstellen? Photonen besitzen doch keine Ladung, sondern lediglich Energie entsprechend ihrer Wellenlänge. Die höhe der Wellenberge (Amplituden) spielen in der Formel hier keine Rolle, sofern man sich das nicht quantenmechanisch anschaut. Steckt diese im plankschen Wirkungsquantum und ist bei Photonen quasi immer die selbe? Und wie kann dazu senkrecht ein B-Feld stehen, wenn es sich nicht um eine bewegte Ladung handelt? | |
| Verfasst am: 25. Jan 2017 14:26 Titel: |
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| Naja, das externe Wechselfeld ist eben das Licht. | |
| Verfasst am: 25. Jan 2017 14:18 Titel: |
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| Ja, das habe ich gesehen, die berechnen quasi das Dipolmoment in der Abhängigkeit von einem externen elektrischen Feld. Welche Rolle spielt dieses Feld dabei? Glaube dadurch soll dann die Wechselwirkung mit dem Licht ins Spiel kommen und wie führt man das Dipolmoment in einen Wirkungsquerschnitt über? | |
| Verfasst am: 25. Jan 2017 13:26 Titel: |
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Hast Du mal das mit der Rayleigh-Streuung gelesen und wie die hergeleitet wird? Auf Wikipedia steht ein Verweis auf das Oszillatormodell für diese Herleitung. Gruß Marco |
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| Verfasst am: 25. Jan 2017 12:56 Titel: |
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| In diesem Video von Walter Lewin (in englischer Sprache, aber sehr gut zu verstehen, wie ich finde) wird neben der Erklärung des Regenbogens demonstriert, warum der Himmel blau ist und Wolken weiß sind. | |
| Verfasst am: 25. Jan 2017 12:49 Titel: |
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| Vielen Dank, der Artikel war tatsächlich sehr nützlich. Wieso werden nun aber Wellen mit höheren Frequenzen eher gestreut? Welchen physikalischen Hintergrund hat das denn? | |
| Verfasst am: 25. Jan 2017 09:23 Titel: |
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| Hast Du schon mal gesucht ? Z.B. hier.... http://www.spektrum.de/frage/warum-ist-der-himmel-blau/1223163 |
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| Verfasst am: 25. Jan 2017 09:20 Titel: |
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| Die blaue Färbung und dazu auch das "Abendrot" kommt durch die Rayleigh-Streuung zustande. Die geht mit der 4.-Potenz der Frequenz, so dass Blau viel stärker gestreut wird, als Rot. Herleitungen sollte man im Internet auch finden können, denke ich. Gruß Marco |
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| Verfasst am: 25. Jan 2017 08:14 Titel: |
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Irgendwann vor 100 Jahren  haben wir in einem Seminar (Experimental- oder theoretische Physik  ) mal berechnet, daß der Himmel blau ist. Es sei mir verziehen, daß ich mich heute nicht mehr daran erinnern kann. Aber ich glaube, es hatte mit der mittleren freien Weglänge zwischen den Luftmolekülen zu tun. Kann das sein? |
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| Verfasst am: 25. Jan 2017 01:55 Titel: Himmel Blau, Wellenlänge |
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| Hallo, wenn ich mir erkläre wieso der Himmel Blau ist, stoße ich da an meine Grenzen. Blau ist natürlich die Farbe mit der kürzesten Wellenlänge im sichtbaren Spektrum, weshalb wir den Himmel blau sehen. Wieso wird allerdings die Komponente mit der niedrigsten Wellenlänge am häufigsten gestreut? Kann man das verallgemeinern und pauschal sagen, desto kürzer die Wellenlänge, desto Wahrscheinlicher die Wechselwirkung mit Materie? Welchen Hintergrund hat das? Wie kann man sich das veranschaulichen? Es ist doch nämlich nicht so, dass sich das Teilchen auf und ab bewegen würde, entlang der Ausbreitungsrichtung, sondern lediglich die Amplitude der elektromagnetischen Welle. Wenn ich mir das dann versuche zu veranschaulichen, ist es bei hohen Frequenten wahrscheinlicher, dass die Amplitude auf ein anderes Teilchen Trifft und damit wechselwirkt, wenn sie sich hingegen nur langsam hin und her bewegt, deckt sie quasi weniger Fläche ab? Ist das richtig? Grüße |
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