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bloebb
Anmeldungsdatum: 24.07.2017
Beiträge: 139
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 bloebb Verfasst am: 23. Aug 2017 17:38 Titel: Licht = transversale Welle |
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Hallo,
ich hab ein ganz grundsätzliches Verständnisproblem, was Licht ist.
Mir ist klar, dass es da eine Dualität gibt. Einerseits kann Licht eine Welle sein, andererseits ein Teilchen.
Nehmen wir einfach mal an, wir hätten eine Welle. Nun heißt es, dass Licht eine transversale Welle wäre.
In der Mechanik bedeutet das, dass ich einem Teilchen einen kleinen Stoß in z. B. die z-Achse (nach oben) gebe, und sich dann die Welle in die x-Richtung (nach rechts) ausbreitet. Die Bewegung in der z-Achse wird dann von einem Teilchen aus das nächste Teilchen übertragen.
Nun heißt es aber auch, dass das Licht kein Medium braucht. Es gibt also keine Teilchen, die in der z-Achse schwingen könnten. Es gibt also nicht das, was man früher als "Äther" bezeichnete. Statt dessen soll Einsteins spezielle Relativitätstheorie bewiesen haben, dass es diesen Äther nicht gibt.
Aber wie ist es denn nun möglich, dass eine transversale Welle ohne ein Medium übertragen wird? |
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APWBDumbledore
Gast
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| APWBDumbledore Verfasst am: 23. Aug 2017 18:25 Titel: |
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Hey!
Eine Transversalwelle ist eine Lösung einer physikalischen Bewegungsgleichung, die einer physikalischen Größe eine Zeitabhängigkeit
 = \vec X_0 + \vec A \exp i(\vec k \cdot \vec r - \omega t))
zuweist.
Eine Longitudinalwelle ist dagegen eine periodische Deformation der Form
 = \vec r + \vec a \exp i (\vec k \cdot \vec r - \omega t)) ,
wobei das kleine r die interne Koordinate ist (es gilt  im zeitlichen Mittel).
Offensichtlich benötigt eine Longitudinalwelle etwas, das verformt wird. Schall ist eine Schwingung der Luftmoleküle (bzw. der Moleküle eines Mediums). Aber bei einer Transversalwelle ist das eben offensichtlich nicht der Fall.
Die spezielle Relativitätstheorie hat nicht bewiesen, dass es keinen Äther gibt. Viel mehr steckt hinter dem Äther eine bestimmte Vorstellung, dass Licht an ein Medium gebunden ist, das dieses gewissermaßen transportiert. Dieses Medium müsste eine bestimmte Geschwindigkeit haben, die sich als "Ätherwind" bemerkbar machen würde. Die Erde bewegt sich mit sehr großer Geschwindigkeit um die Sonne. Demnach müsste man den Ätherwind messen können, wenn man die Lichtgeschwindigkeit zweimal im Abstand von einem halben Jahr auf der Erde misst, da diese Geschwindigkeiten sich dann um die doppelte Umlaufgeschwindigkeit der Erde um die Sonne unterscheiden sollten. Das wurde auch probiert (Michelson-Morley-Experiment). Man konnte aber nichts messen. Stattdessen bekommt man, dass die Lichtgeschwindigkeit immer dieselbe ist. Das ist fundamental inkompatibel mit der Vorstellung des Äthers. Die Invarianz der Lichtgeschwindigkeit ist keine Folgerung, sondern eine grundlegende Annahme der Relativitätstheorie.
Bei Licht sind es das elektrische Potential  sowie das Vektorpotential  , die gemäß der Maxwell-Gleichungen im ladungs- und stromfreien Raum Wellenlösungen besitzen (bzw. das elektrische Feld und die magnetische Flussdichte). Die Moden dieser Welle sind durch einen Wellenvektor und eine Polarisation charakterisiert. Sie sind in Wahrheit quantisiert, ihre Quanten sind die Photonen. |
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index_razor
Anmeldungsdatum: 14.08.2014
Beiträge: 3259
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| index_razor Verfasst am: 23. Aug 2017 19:21 Titel: Re: Licht = transversale Welle |
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| bloebb hat Folgendes geschrieben: | Nun heißt es, dass Licht eine transversale Welle wäre.
In der Mechanik bedeutet das, dass ich einem Teilchen einen kleinen Stoß in z. B. die z-Achse (nach oben) gebe, und sich dann die Welle in die x-Richtung (nach rechts) ausbreitet. Die Bewegung in der z-Achse wird dann von einem Teilchen aus das nächste Teilchen übertragen.
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Transversalität hat nichts mit Teilchen zu tun. Das bedeutet einfach, daß die Größe, die die Auslenkung beschreibt, senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der Welle steht. Bei Licht handelt es sich bei der "Auslenkung" um die Stärke des elektrischen und magnetischen Feldes. Die Transversalität einer elektomagnetischen Welle
, \qquad \omega B=k\times E)
folgt aus den Maxwellgleichungen im Vakuum
und
die beide bedeuten, daß die Feldstärken senkrecht zur Ausbreitungsrichtung  stehen. |
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jh8979
Moderator
Anmeldungsdatum: 10.07.2012
Beiträge: 8581
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| jh8979 Verfasst am: 23. Aug 2017 21:51 Titel: |
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| APWBDumbledore hat Folgendes geschrieben: |
Eine Transversalwelle ist eine Lösung einer physikalischen Bewegungsgleichung, die einer physikalischen Größe eine Zeitabhängigkeit
zuweist.
Eine Longitudinalwelle ist dagegen eine periodische Deformation der Form
,
wobei das kleine r die interne Koordinate ist (es gilt im zeitlichen Mittel).
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Versteh ich nicht. Was hat das mit transversal und longitudinal zu tun?
| Zitat: |
Offensichtlich benötigt eine Longitudinalwelle etwas, das verformt wird.
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Wieso ist das offensichtlich? Es gibt longitudinale Wellen, die kein Medium benötigen.
| Zitat: | | Aber bei einer Transversalwelle ist das eben offensichtlich nicht der Fall. |
Wieso ist das offensichtlich? Es gibt transversale Wellen, die ein Medium haben.
| Zitat: |
Bei Licht sind es das elektrische Potential sowie das Vektorpotential , die gemäß der Maxwell-Gleichungen im ladungs- und stromfreien Raum Wellenlösungen besitzen (bzw. das elektrische Feld und die magnetische Flussdichte). Die Moden dieser Welle sind durch einen Wellenvektor und eine Polarisation charakterisiert. Sie sind in Wahrheit quantisiert, ihre Quanten sind die Photonen. |
Ist richtig, hat mit der Frage aber eher wenig zu tun... |
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