Bremsstrahlung

Stephi · Gast

Meine Frage:
Hallo Leute,
warum wird die Bremsstrahlung bei Beschleunigung eines Teilchens erzeugt?
Und warum strahlt sie nach vorne?

Meine Ideen:
Ich dachte sie wird nur beim Abbremsen eines Teilchens erzeugt.
Ich hab mir den Wiki-Artikel durchgelesen, aber ich verstehe es trotzdem nicht unglücklich

Stephi · Gast

Die Synchrotronstrahlung ist doch ein Teil der Bremssrtahlung. Und die strahlt ja tangential nach vorne zu der Bewegungsrichtung, warum nicht tangential nach hinten?
Und wie ist das mit abbgebremsten Teilchen, in welche Richtung strahlen die? grübelnd

Ich hoffe jemand kann mir helfen! Vielen Dank schon mal im Vorraus!!!

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Bremsen ist ja nichts anderes als eine Beschleunigung, und zwar eine Beschleunigung entgegen der Bewegungsrichtung.

Was weißt du bisher schon über Bremsstrahlung und ihr Zustandekommen?

Hilft dir ganz allgemein eine Überlegung wie die folgende:

Im Ruhesystem des bewegten Teilchens (zum Beispiel in einem Inertialsystem, in dem sich das Teilchen zu einem Zeitpunkt des Bremsvorganges befindet) würde ich eine gewisse Symmetrie der emittierten Bremsstrahlung erwarten. Transformiert man das aber ins Laborsystem, dann wird daraus eine Abstrahlcharakteristik mit einer starken Bevorzugung der Vorwärtsrichtung.

Oder weißt du bereits deutlich mehr im Detail über das Zustandekommen der Bremsstrahlung, und möchtest du das hier mal erzählen, um die Erklärung, die dich dazu interessiert, daran anknüpfen und darauf aufbauen zu können?

Stephi · Gast

Danke erst mal für deine Antwort.
Ich kenne mich nicht besonders gut mit der Bremsstrahlung aus. Ich bin deswegen von dem Gedanken ausgegangen, dass ein abgebremstes Teilchen Energie abgibt (in Form von Strahlung). Und wenn es beschleunigt wird, müsste es ja Energie dazu gewinnen, und nicht auch noch abstrahlen. Deswegen frage ich mich, woher die abgestrahlte energie bei einer beschleunigung her kommt, wenn doch eigendlich welche gebraucht wird.

Und bei der Synchritronstrahlung frage ich mich, warum die Vorwärtsrichtung bevorzugt wird. Wenn man die ganze Sache klassisch betrachtet, hätte ich erwartet, dass das emittierte Licht nach hinten geht, und so eine Art Impulserhaltung darstellt, sodass das Teilchen nach vorne entlang der Krümung fliegt. Aber da sind meine Überlegungen wohl völlig falsch LOL Hammer

Kannst du mir da weiter helfen? Alle anderen gerne auch!!!! smile

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Ach so, dann suchst du vielleicht erstmal nur ganz allgemein eine Art anschauliches Erklärungsbild dafür?

Hilft es dir dabei vielleicht schon, dir das mit der Bremsstrahlung als eine Art Nebeneffekt vorzustellen, durch den ein geladenenes Teilchen immer nebenbei auch noch ein kleines bisschen Energie abstrahlt, wenn man seine Geschwindigkeit mal ändert? Also egal ob man das Teilchen schneller macht oder langsamer macht?

Und dass diese "Abfallenergie" natürlich vorzugsweise in Flugrichtung des Teilchens wegfliegt, ähnlich wie irgendwelche Autoteile eines Autos auch viel eher in Fahrtrichtung wegfliegen als in andere Richtungen, wenn man das Auto, egal von wo aus, ein bisschen rammt, um die Geschwindigkeit des Autos zu verändern? Augenzwinkern

Stehpi · Gast

Das mit dem Nebeneffekt klingt gut, allerdings habe ich immer noch ein paar Probleme mit der Vorstellung:

Ein Elektron das abgebrenst wird verliert Energie, und fliegt mit einer geringeren Energie weiter. Diese verlorene Energie nennen wir Bremsstrahlung. Soweit so gut.

Ein Elektron das beschleunigt wird, nimmt Energie auf, und fliegt mit einer höheren Energie weiter, wovon es einen geringen Anteil wieder abstrahlt. Ist das soweit richtig? Kann ich mir das vielleicht wie eine Art "Reibungsenergieverlust" vorstellen, den wir wieder Bremssrtahlung nennen?

Dann ist da noch die Synchrotronstrahulng, bei der die Energie des Teilchens sich nicht verändert, und die Bremsstrahlung aus der Beschleunigung durch die Richtungsänderung gewonnnen wird. Also wenn ich das richtig verstehe, werden diese Elektronen gar nicht schneller, sondern bewegen sich einfach nur um das Magnetfeld in einer Spirale, und strahlen dabei fröhlich Bremsstrahung ab. Somit wäre die Energie die das Elektron mit der Richtungsänderung gewinnt gleich der Energie die es abstrahlt. Oder verstehe ich da immer noch was nicht?

Das mit dem Auto war ein sehr gutes Beispiel!!!
Allerdings ist mir dazu auch eine Fage eingefallen:
Wenn man frontal gegen ein anderes Auto fährt, fliegt man nach vorne, das ist klar.
Wenn man kontinuierlich beschleunigt, wird man nach hinten gedrückt.
Wieso fliege ich dann, wenn mir jemand hinten rein fährt nach vorne? Für einen kurzen Moment würde ich ja beschleunigt werden (müsste also nach hinten fliegen), und bei der Rückkehr zu meiner Ursprungsgeschwindigkeit würde ich einen Ruck nach vorne bekommen (dachte ich jedenfalls bis jetzt).

Ich hoffe ich nerve dich nicht schon mit meinen Fragen, ich würde das alles nur wirklich sehr gerne verstehen! Ich hoffe du weißt wie dankbar ich wirklich für jede Antwort bin!
Prost

o~O · Gast

Also das mit dem Auto ist ein bischen Gefährlich mit der Vorstellung. Das Problem ist, das zwar Newtons-Gesetze weiter gelten, aber die einfache Mechanik für Körper die sich mit Geschwindigkeiten bewegen welche nicht vernachlässigbar sind gegenüber der Lichtgeschwindigkeit nicht mehr funktioniert.

kleines bsp. Wir alle wissen die kinetische Energie eines Körpers ist m/2v². Nichts neues also. Für Elektronen die mindestens sagen 10% Lichtgeschwindigkeit haben gilt das nicht mehr. Gemäß Einstein ist E = m*c² und es gilt das die Masse mit der Geschwindigkeit steigt, demnach kann sich auch keine Masse mit Lichtgeschwindigkeit bewegen.

Das mit der Bremsstrahlung kann man sich so vorstellen. Elektronen welche in die Coloumbfelder andere Elektronen eintreten oder andere elek.magn. Felder, werden abgelenkt. Diese Ablenkung führt zur Abgabge von Energiequanten welche gemäß E/(1-cos phi) eine stetige Verteilung darstellen.

Beim Beschleunigen ist es so, das der Wiederstand mit der Masse des Körpers wächst. Da die Masse mit der Geschwindigkeit steigt, nimmt die "Reibung" zu. "Reibung nicht wörtlich nehmen, elektronen kann man ja als Wellen betrachten".

Zum Thema Synchrostrahlung kann ich leider nicht viel Sagen, das gehört nicht ganz in mein Fachgebiet Big Laugh

Hoffe ich konnte ein paar Ideen geben.

p.s. die Sache mit dem Auto das dir hinten reinfährt

Das hat was mit dem Impuls zu tun. Siehe Impulsgleichgewicht.

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Stephi · Gast

Hey ihr,

o~O · Gast

Da muss ich wohl eine Aussage von mir ein bischen konkretisieren. Also richtig ist erstmal die Energie des emitierten Photons E = h*f wobei f die Freuquenz des emitierten Quants ist.

Die Sache mit E = E0/(1-cos phi) hat eine andere Ursache. Grob kann man das so erklären: Wird ein Elektron abgelenkt in Folge des eintretens in ein elektromagnetisches Feld, so kann es in verschiedene Winkel abgelenkt werden. Im Prinzip von 0° bis 360°. Je nach Ablenkungswinkel ist aber die Energie des emitierten Photons anders. Dies ist auch einer der Gründe warum Bremsstrahlung ein kontinuierliches Energiespektrum hat.

Aber um das die Sache mit der Bremsstrahlugn vielleicht ein bischen Abzurunden, eigentlich gilt das folgende:

h*f = Ekin - Ekin'

wobie f = frequenz des emitierten Quants; Ekin = kinetische Energie des Teilchens vor der Ablenkung; und Ekin' = kinetische Energie des Teilchens nach der Ablenkung.

Denke es ist klar, das wenn Energie vom Elektron gennommen wird, das es sich abbremst. h*f ist hierbei die Energie der Bremsstrahlung. Es kommen bei Röntgenröhren z.B. noch charakteristische Röntgenstrahlung dazu, die das Spektrum erweitern, aber das ist es ein anderes Thema.

Wegen dem nachlesen, ich denke in jedem Buch zum Thema Strahlentechnik stehen solche Sachen drin, da sie zum Großen Teil die Grundlage sind für Radiologie und ähnliches. Aber vielleicht mal ein bsp.

Hanno Krieger, "Strahlenphysik, Dosimetrie und Strahlenschutz", Band 1, Grundlagen, Teubner Verlag

Meine Quellen habe ich in erster Linie aus dem Studium, da müsste ich erst die Sekundärliteratur mir anschauen Hammer

Hoffe das hilft ein bischen Weiter Big Laugh

Stephi · Gast

Danke, das verstehe ich jetzt Tanzen

.

Allerdings bleiben da noch die anderen Fragen:

o~O · Anmeldungsdatum: 30.11.2010 Beiträge: 184

Dieses Gammaquant ist die gesamte Bremmstrahlung, bzw. ein Teil. LOL Hammer

ok mal im ernst, Das emitierte Quant wird als Bremmsstrahlungsquant bezeichnet. Da aber stets mehrere Quanten emitierten werden in Folge vieler Wechselwirkungen, entsteht nunmal ein Energiespektrum der Bremsstrahlung.

E2 muss kleiner als E1 sein, den h*f wird ja aus unserem System entfernt. Wenn das nicht so wäre, würde die Energiebilanz nicht mehr aufgehen. Meist nimmt man aber den Betrag, wie du richtig erkannt hast, weil niemand negative Energien mag, negative Energien bedeuten nur das diese Abgeführt vom System wurden.

Ob ein geladenes Teilchen beschleunigt oder abgebremst wird, ist an sich egal, den bei beiden Vorgängen entsteht Bremsstrahlung. Jedoch ist die Wechselwirkungswahrscheinlichkeit bei Medien Hoher Ordnungszahl und dichte natürlich signifikant höher was dazu führt, das man gelegentlich die Bremsstrahlung in der Luft vernachlässigt. (Meist ist die Beschleunigung in einem guten relativen Vakuum und die Abbremsung Körpern)

Stephi · Gast

Vielen vielen Dank! Klo