Aus was bestehen elektromagnetische Wellen?

Grakanier · Gast

Meine Frage:
Hallo,

um zu beurteilen, wie schädlich elektromagnetische Wellen sind, muss ich herausfinden, wie viel Energie sie transportieren, abet aus was genau bestehen diese Art von Wellen?

Meine Ideen:
Danke für eure Hilfe

Myon · Anmeldungsdatum: 04.12.2013 Beiträge: 5852

Lies doch einmal den Artikel über Elektromagnetische Wellen und speziell für die Frage des Energieflusses vielleicht noch den Artikel zum Poynting-Vektor. Wenn dann noch Fragen bleiben, kannst Du gezielter nachfragen.

Grakanier · Gast

Da steht nichts aber wenn Licht eine elektromagnetische Welle ist und aus Photonen besteht, müssen alles elektromagnetischen Wellen aus Photonen bestehen?

Myon · Anmeldungsdatum: 04.12.2013 Beiträge: 5852

Ja, bei allen elektromagnetischen Wellen wird die Energie in kleinsten Einheiten, den Photonen, übertragen. Diese Energiepakete sind umso grösser, je höher die Frequenz der Strahlung. Aber auch das steht alles im entsprechenden Wiki-Artikel.

Grakanier · Gast

Tut mir leid. Ich habe mich da gründlich durchgelesen und habe diesbezüglich keine Fragen mehr. Zum Poynting-Vektor: Die Formel ist für mich nicht verständlich. Gibt es einen anderen Weg, die Energie, die solch eine Welle transportiert, zu berechnen? Z.B. mithilfe der Formel für die Energie eines Photons?

Geilon · Gast

Die Formel die du wahrscheinlich suchst lautet

E ist die Energie der Photonen
h das Planksche Wirkungsquantum und
f die Frequenz der elektromagnetischen Welle

Grakanier · Gast

Das Problem hierbei ist, dass die Formel zur Berechnung der Energie eines Protons dient. Ich weiß ja nicht, wie viele Protonen es dann insgesamt sind - und hier komme ich nicht mehr weiter.

Myon · Anmeldungsdatum: 04.12.2013 Beiträge: 5852

Ja, genau. Die obige Formel liefert die Energie eines Photons. Diese Energie hat nichts direkt zu tun mit der Intensität der elektromagnetischen Welle, also der Energie, die pro Zeit und pro Fläche transportiert wird. Um die Intensität zu erhalten, müsstest Du die Photonenflussdichte wissen.

Aber eingangs im ersten Beitrag stand ja die Frage nach der Schädlichkeit der e.m. Strahlung. Und hierfür ist die Photonenenergie schon sehr relevant - insbesondere, ob diese genügend hoch ist, um Atome zu ionisieren (d.h. von der Grössenordnung einige Elektronenvolt und mehr).

Geilon · Gast

Bist du Schüler, oder wie aufwendig soll der Spaß werden?
Was genau ist dein Ziel, hast du vielleicht sogar eine richtige Aufgabenstellung?

Wie du gesagt hast, mit der Formel kriegst du die Energie eines Photons raus. Wüsstest du wie viele es sind bräuchtest du die Energien nur addieren. Dafür müsste man irgendwie wenigstens abschätzen können wie viele es sind. Damit würdest du aber nur wissen wie viel Energie insgesamt über eine bestimmte Zeit übertragen wird.

Normales Licht überträgt zum Beispiel jeden Tag Energie auf dich uns das summiert sich über dein Leben zu viel Energie, aber besonders Schädlich ist es nicht. Im vergleich dazu richtet Röntgenstrahlung oder Gammastrahlung im Gewebe selbst über einen kurzen Zeitraum Schaden an.
Das liegt daran, dass die Photonen der Röntgenstrahlung und der Gammastrahlung eine höhere Energie besitzen. Diese reicht aus um Molekülbindungen in deinen Zellen bzw. im Erbgut zu beeinflussen und das kann zu Krebs führen.

Soll das ungefährt in die Richtung gehen?

Grakanier · Gast

Ja, ich bin Schüler. Ich möchte einen Vortrag über das Thema Elektrosmog halten. Da fehlt mir einiges an Wissen. Ich habe dazu so viel gelesen, aber ich kann nicht eine Beispielrechnung durchführen. Spezifische Absorptionsrate, Feldstärke sowie Stromdichte im Gewebe und Temperaturerhöhungen - die Grenzwerte kenne ich zwar, aber die Formel an sich verstehe ich nicht ganz.