Elektromagnetische Welle - Was ist das genau ?

HBX88X · Gast

LC Schwingkreis wird auseinander gebogem bis es einem geradenlinigen Leiter ähnelt. Das ist die Theorie hinter einer Dipolantenne (Hertzscher Dipol). Wird sie nun mit Wechselstrom gespeist baut sich ein B-Feld und ein E-Feld abwechselnd auf. Nach dem sich die Felder abbauen ,,reißen" Feldlinien ab und gelangen in den freien Raum (B senkrecht zu E). Unterschieden wird zwischen Nahfeld und Fernfeld. Jetzt interessiert mich was genau für eine Energie im freien Fernfeld schwingt, wenn doch keine Ladungen im freien Raum übertragen werden, sondern ,,Feldlinien". Ich hoffe ihr versteht was ich gerne wissen möchte. Frage aus reiner Interesse.

ML · Anmeldungsdatum: 17.04.2013 Beiträge: 3405

Hallo,

ich kann Dir wahrscheinlich keine ganz befriedigende Antwort auf Deine Frage geben. Ich will Dir erklären, worin ich das Problem sehe.

Wir müssen uns dazu zunächst vergegenwärtigen, dass Feldlinien an und für sich nur Bestandteil eines Gedankenmodells sind und somit zwar in unserem Kopf (als Vorstellung) existieren, aber nicht notwendigerweise auch in gleicher Form in der Natur vorkommen. Wenn wir uns solche Feldlinien vorstellen und ihnen Eigenschaften zuweisen, können wir aber viele Phänomene in der Natur recht gut erklären -- das ist der Zweck, den die Feldlinien erfüllen. Beispiele sind die auffallend geordnete Anordnung von Eisenspänen, die sich in der Nähe eines Permanentmagneten befinden, oder auch die Energieausbreitung entlang eines Stromkabels.

Wenn Du nach der "richtigen" Vorstellung suchst, wirst Du auf einige Schwierigkeiten stoßen. Denn die Vorstellung darüber, was ein Feld ist, hat sich in der Vergangenheit mit der Zeit gewandelt:
- Nach der Vorstellung Maxwells breiteten sich elektromagnetische Wellen noch im Äther aus, und das Feld war dementsprechend eine Veränderung, die der Äther erfuhr.
- Nach heutiger Vorstellung überträgt eine elektromagnetische Welle Energie einerseits in kleinen Portionen (Photonen), und diese Photonen haben darüber hinaus auch noch recht unintuitive Eigenschaften, wie beispielsweise, dass sie bei einem Doppelspaltexperiment mit sich selbst interferieren und somit ein Photon gleichermaßen beide Spalte passiert.

Wenn Du wissen willst, was das Feld "in Wirklichkeit" ist, wirst Du kaum umhinkommen, Dich mit Quantenelektroynamik zu beschäftigen. Wenn Du dann ein passendes Bild gefunden hast, kann es Dir aber leicht passieren, dass es aufgrund einer neuen Beobachtung über den Haufen geworfen werden muss.

Viele Grüße
Michael

quantino · Anmeldungsdatum: 07.06.2015 Beiträge: 14

Hallo HBX88X,

zufällig bin ich über Deine Frage gestolpert.

Also die klassische maxwellsche Elektrodynamik kann und will diese Frage nicht beantworten. Man muss sich darüber klar sein, dass das einzige, was man experimentell messen kann, Kräfte sind. Die elektrischen und magnetischen Felder sind daher eigentlich nur mathematische Hilfsmittel.

Trotzdem ist Deine Frage eine sehr gute. Wie Michael schon geschrieben hat, ist die "State of the Art"-Antwort: QED. Die QED ist allerdings sehr mathematisch und lässt wegen des Welle-Teilchen-Dualismus mehr Fragen offen, als sie beantwortet. Unter dem Suchbegriff "Quantinotheorie" findest Du eine sehr neue Alternative, die kaum Fragen offen lässt.

Die Quantinotheorie geht davon aus, dass alle drei Grundkräfte (elektrische und magnetische Kraft, sowie die Gravitation) durch das gleiche Austauschteilchen übertragen werden. Diese Austauschteilchen bilden ein Feld, welches man sich sehr gut als Teilchenwind vorstellen kann. Physikalisch modelliert man diesen Teilchenwind durch eine Kraftflussdichte. Es kann gezeigt werden, dass dieser Teilchenwind genau dem elektrischen Feld entspricht. Die magnetische Kraft und die Gravitation sind im Vergleich zur elektrischen Kraft sehr schwach. Man kann zeigen, dass es sich hier nur um Restwechselwirkungen handelt. Die magnetische Kraft entsteht zum Beispiel dann, wenn der Geschwindigkeitsmittelwert zweier gleich großer Ladungsmengen voneinander abweicht (Strom). Die Gravitation entsteht, wenn die Geschwindigkeitsvarianzen unterschiedlich sind. Masse ist daher soetwas wie ein Temperaturunterschied auf subatomarer Ebene.

Das elektromagnetische Feld ist also weit mehr als ein mathematisches Konstrukt. Es ist physikalisch real und jedes der Feldquanten transportiert etwas Energie.

Viele Grüße
Steffen

jh8979 · Moderator Anmeldungsdatum: 10.07.2012 Beiträge: 8583

quantino · Anmeldungsdatum: 07.06.2015 Beiträge: 14

Hallo jh8979,

jh8979 · Moderator Anmeldungsdatum: 10.07.2012 Beiträge: 8583

quantino · Anmeldungsdatum: 07.06.2015 Beiträge: 14

Diese Art und Weise ist eines Wissenschaftlers nicht würdig.

jh8979 · Moderator Anmeldungsdatum: 10.07.2012 Beiträge: 8583