Elektromagnetische Welle

Tim99 · Anmeldungsdatum: 15.10.2014 Beiträge: 11

Hallo, ich habe paar Fragen zur elektromagnetischen Welle.

1) Welches Feld wird z. B. von einer Antenne empfangen das elektrische Feld oder das magnetische Feld?

http://de.wikipedia.org/wiki/Elektromagnetische_Welle#mediaviewer/File:Onde_electromagnetique.svg

2) Ich versuche mir vorzustellen wie eine elektromagnetische Welle aussieht? Kann mir das irgendwie nicht vorstellen. Eine Funkwelle wird ja richtig wie auf dem Wikipediabild nicht so aussehen, da sich sonst geradlinig ausbreiten würde. Aber eine Funkwelle breitet sich ja in alle Richtungen aus.

3) Ich habe gelesen, dass Gammastrahlung viel Energie hat. Woher kommt diese hohe Energie. Von der kurzen Wellenlänge? Weil ich dachte, dass die Energie einer Welle von ihrer Amplitude abhängt?

Tim

Swingby-Theoretiker · Anmeldungsdatum: 20.11.2014 Beiträge: 38

Hallo die Energie einer elektromagnetischen Welle steigt in der Tat mit abnehmender Wellenlänge. Die Amplitude bestimmt die Intensität der Strahlung.
Zum Beispiel strahlt die Sonne im sichtbaren Bereich des elektromagnetischen Spektrums am intensivsten, was der Grund ist, warum unsere Augen sich gerade an Licht dieser Wellenlänge angepasst haben. Allerdings wird auch z.B. UV Strahlung emittiert - mit einer viel geringeren Wellenlänge aber auch einer geringeren Amplitude.
Das nur um den Unterschied zwischen Energie und Intensität zu klären.
Elektromagnetische Wellen sind also zum Teil ganz normales Licht, das du jeden Tag siehst, aber auch Licht, das du aufgrund der geringeren oder höheren Wellenlänge nicht siehst.
Ja, wie kann man sich eine Lichtwelle vorstellen?
Eigentlich so ähnlich wie eine Wasserwelle. Dort gibt es auch Wellenlänge, Amplitude und optische Phänomene wie Interferenz.
Zu deiner ersten Frage: Welche deiner oben genannten Möglichkeiten werden Radiowellen sein?

Ach ja: Funkwellen sind auch elektromagnetische Wellen. Solche Wellen breiten sich natürlich in alle Richtungen aus. Wo siehst du da einen Widerspruch?

Tim99 · Anmeldungsdatum: 15.10.2014 Beiträge: 11

Danke für die Antwort.

1) Also in dem Wikipediabild sieht man ja eigentlich 2 Wellen das elektrische und magnetische Feld. Aber es wird ja immer nur eine Welle dargestellt.
Welche?

2) Kannst du den Unterschied zwischen Energie und Intensität erklären?

3) Einen Widerspruch sehe ich, dass die Sonnenstrahlen sich doch geradeaus ausbreiten oder z. B. muss man eine IR Fernbedienung auch richtung Empfänger halten.

Peff · Anmeldungsdatum: 04.05.2014 Beiträge: 135

1: Elektromagnetische Wellen sind Schwingungen des elektrischen und des magnetischen Feldes. Sozusagen sind beide Felder miteinander gekoppelt.
Die Schwingungen breiten sich gleichzeitig aus, als wären sie EINE Welle.

2: Die Höhe der Energie ist abhängig von der Frequenz. Elektromagnetische Wellen mit hohen Energien können zum Beispiel Elektronen aus einem Atom "schlagen" (Gammastrahlung) und damit Atombindungen zerstören. Die Intensität gibt dann nur noch die Menge an, also wieviele Elektronen herausgeschlagen werden, wenn du so willst. Oder beim sichtbaren Licht: Die Energie bestimmt die Farbe und die Intensität bestimmt die Helligkeit.

Und zu Nr. 3: Es ist kein Widerspruch. EINE elektromagnetische Welle breitet sich geradlinig aus. Das sichtbare Licht der Sonne und das Infrarot deiner Fernbedienung bestehen aber aus sehr vielen elektromagnetischen Wellen. Diese breiten sich von der Quelle aus kegelförmig aus. Anders ist das nur bei einem Laser. Dein Fernseher würde sonst nur auf die Fernbedienung reagieren, wenn der Empfänger exakt angepeilt wird. Das ist eindeutig nicht der Fall.

franz · Anmeldungsdatum: 04.04.2009 Beiträge: 11583

jh8979 · Moderator Anmeldungsdatum: 10.07.2012 Beiträge: 8583

franz · Anmeldungsdatum: 04.04.2009 Beiträge: 11583

Moin,
hatte paar Zeilen zum Poyntingvektor angefangen, doch wozu? Schläfer

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18117

Also ich denke, ein paar Erklärungen wären angebracht.

Tim99 befasst sich mit elektromagnetischen Wellen, also klassischer Elektrodynamik. Die Energiedichte elektromagnetischer Felder berechnet sich zu

(wobei ggf. noch Konstanten zu ergänzen sind, das hängt vom verwendeten Einheitensystem ab)

Den Energieinhalt E eines Volumens V berechnet man zu

Im Falle ebener Wellen führt das auf ein Integral über Sinus zum Quadrat o.ä.

Die in (3) angesprochene Frequenzabhängigkeit findet man dabei nicht. Sie existiert auch nicht in der klassischen Elektrodynamik, dazu muss man bereits Quantenmechanik (eigtl. Quantenfeldtheorie) betreiben, und das soll doch hier nicht Gegenstand der Diskussion sein, oder?

Peff · Anmeldungsdatum: 04.05.2014 Beiträge: 135

Warum nicht? Habe nicht den Eindruck dass es dem Fragesteller explizit um eine klassische Betrachtungsweise geht sondern eher darum, seine Fragen beantwortet zu bekommen.

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18117

Ja, kann man tun, aber nicht im Rahmen des klassischen Elektromagnetismus.

Diese Verwirrung wollte ich erst mal beseitigen.

franz · Anmeldungsdatum: 04.04.2009 Beiträge: 11583

Moin,

als anschauliches Beispiel vielleicht der Kondensator: Die Energie steigt mit der angelegten Spannung, also der Feldstärke und die Energiedichte ist w ~ E². Daran änderst sich prinzipiell auch bei einem Wechselfeld , einer Welle nichts.

Interessant ist vielleicht, wie die Größen E, H, Energie und Impuls sich relativistisch verhalten.
f.

Tim99 · Anmeldungsdatum: 15.10.2014 Beiträge: 11

Ich versuche das Muster der Wellenform, wie man es kennt Amplitude und Wellenlänge mit der Tatsache zusammen zu bringen, dass sich Funkwellen in alle Richtungen ausbreiten. Das Wassermodel ist für mich nicht ausreichend, da sich solche Wellen nur horizontal ausbreiten würden. Aber sagen wir mal, dass wenn einer am Boden sich mit einem per Funk in der Luft unterhalten würde, es ja auch funktioniert, also vertikal. Deswegen muss es doch anders aussehen?