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Arcus
Anmeldungsdatum: 08.06.2007
Beiträge: 17
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 Arcus Verfasst am: 17. Sep 2007 17:09 Titel: Hüllenelektron |
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In meinem Physik-Buch steht, dass ein Hüllenelektron nur dann keine elektromagnetische Welle abstrahlt, wenn es sich in ganz bestimmten stabilen Kreisbahnen, den Bohr-Bahnen, aufhält.
Ansonsten würde es durch das Abstrahlen der elektromagnetischen Wellen Energie verlieren und das Elektron würde in den Atomkern stürzen.
Meine Frage ist nun, warum es überhaupt strahlen würde. Immerhin würde sich das elektrische Feld ja nicht ändern und somit auch nicht das magnetische, was sich um dem elektrischen Feld bildet.
Denn eine elektromagnetische Welle kommt doch dadurch zustande, dass ein sich änderndes elektrisches Feld sich mit einem magnetischen Feld
umgibt und umgekehrt.
Ein Draht an dem eine Gleichspannung angeschlossen strahlt ja auch nicht, da das elektrische und magnetische Feld konstant sind.
Könnte sich dazu mal jemand äußern?
Danke
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schnudl
Moderator
Anmeldungsdatum: 15.11.2005
Beiträge: 6979
Wohnort: Wien
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| schnudl Verfasst am: 17. Sep 2007 22:34 Titel: |
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Jede beschlenigte Ladung (und eine Kreisbewegung ist eben eine beschleunigte Bewegung) strahlt nach den Gesetzen der Elekrodynamik Energie in Form elektromagnetischer Wellen ab, die viele verschiedene Frequenzen enthalten (Synchrotronstahlung). Die maximale Frequenz dieser Abstrahlung ist gegeben durch 
wobei  die Kreisfrequenz der Bewegung ist und
^{-1/2})
| Zitat: | | Ein Draht an dem eine Gleichspannung angeschlossen strahlt ja auch nicht, da das elektrische und magnetische Feld konstant sind. |
Doch, aber die Geschwindigkeit von Leitungselektronen ist viel zu gering, als dass man hier etwas messen könnte.
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Wenn du eine weise Antwort verlangst, musst du vernünftig fragen (Goethe) |
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Arcus
Anmeldungsdatum: 08.06.2007
Beiträge: 17
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| Arcus Verfasst am: 18. Sep 2007 09:13 Titel: Hüllenelktron |
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Erst mal danke für die Antwort.
Ok, Elektronen sind also beschleunigt und strahlen deshalb.
Das mit dem Draht verstehe ich trotzdem nicht so ganz. Bei einer Gleichspannung werden die Elektronen ja nicht beschleunigt (außer beim einschalten), weil die Geschwindigkeit konstant ist.
Und wenn das elektrische Feld sich nicht ändert, ändert sich das Feld der konzentrischen Magnetlinien um den Draht herum doch auch nicht.
Und eine elektromagnetische Welle ist doch so definiert, dass sich beide Felder periodisch ändern.
Mit einem Schwingkreis kann man doch elektromagnetische Wellen erzeugen, weil das elektr. Feld in der Spule ab- bzw. zunimmt und damit auch das magnetische Feld.
Gruß
Arcus
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schnudl
Moderator
Anmeldungsdatum: 15.11.2005
Beiträge: 6979
Wohnort: Wien
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| schnudl Verfasst am: 18. Sep 2007 09:53 Titel: |
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| Arcus hat Folgendes geschrieben: |
Das mit dem Draht verstehe ich trotzdem nicht so ganz. Bei einer Gleichspannung werden die Elektronen ja nicht beschleunigt |
Sobald sich etwas im Kreis bewegt, oder auf einer krummen Bahn, ist es schon beschleunigt...
siehe zB hier.
Dass man (nahezu) keine Abstrahlung beim Leiter hat liegt daran, dass du beim Draht, der ja ein guter elektrischer Leiter ist, derart viele Ladungsträger hast, dass an jedem Punkt des Leiters die gleiche Stromdichte herrscht. Hättest du nur einige wenige Ladungen zur Verfügung, so könntest du zwar auch hohe Ströme erzeugen, indem du die Ladungen schnell bewegen lässt, jedoch wird eben nicht überall eine Ladung "sitzen", sondern nur an diskreten Punkten. Der Strom sieht dann in Abhängigkeit von x so aus, wie in der mitgelieferten Abbildung. Jedesmal wenn eine Ladung an einem Punkt x vorbeikommt, hat man an diesem Punkt eine hohe Stromdichte, dazwischen ist die Stromdichte Null. Die Spitzen beinhalten natürlich hohe Frequenzen (Fourieranalyse), und hohe Frequenzen strahlen eben ab wie eine Antenne.
Leider braucht man um dies zu zeigen einen ziemlich ausgeklügelten mathematischen Apparat, weshalb du dich hier mit einer Plausibilisierung zufriedengeben musst. Wichtig ist nur: Beschleunigte (auch kreisförmig bewegte) Punktladungen strahlen Energie ab.
Im Fall eines um den Kern kreisenden Elektrons wäre es genauso. Da aber in der Quantentheorie die Ladungsverteilung durch ein verteiltes Orbital beschrieben wird, hat man ähnliche Verhältnisse wie im Leiter (eben ein Ladungsdichte-Kontinuum) und es gibt keine Abstrahlung, da es in diesem Konzept keine lokalisierbare Punktladung mehr gibt.
Dass Atome trotzdem spontan Photonen emittieren, liegt daran, dass sie mit dem elektrischen Strahlungsfeld wechselwirken, von diesem Energie aufnehmen oder an dieses abgeben und somit die Energieniveaus wechseln können. Das ist aber eine ganz andere Geschichte.
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