hallo, wohin geht die energie, wenn sich zwei em-wellen gegenseitig auslöschen? grüsse
Die Auslöschung ist nur eine Momentaufnahme, z. B. an einer Antenne, die Poynting-Vektoren laufen je nach Umgebung so weiter, wie physikalisch vorgegeben.
> wohin geht die energie, wenn sich zwei em-wellen gegenseitig auslöschen?
In die Verstärkung. Das scheinbare Paradoxon entsteht nur, wenn ich das
Ganze eindimensional betrachte.
Im dreidimensionalen Raum gibt es Gebiete des Auslöschung und
Verstärkung. Damit bleibt die Energie für das gesamte Feld erhalten (und
für Energiebetrachtungen in der Maxwell-Theorie zählt nur das gesamte
Feld).
Vermutlich meint Jochen das mit 'Momentaufnahme': 3dim-Raum + Zeit
Willy schrieb: > hallo, > > wohin geht die energie, wenn sich zwei em-wellen gegenseitig auslöschen? Die löschen sich nicht aus. Nur die Summe ihrer Feldvektoren wird an manchen stellen im Raum 0, wenn die Phase 180 Grad ist. Gedankenexperiment: langes Kabel und von links und rechts ne Welle rein als kurzer Impulse Es wird für einen kurzen Moment 180° Phasenverschiebung herschen, wenn die Wellenimpulse sich im Kabel begegnen, genauso wie es einen Moment perfekte konstruktive Überlagerung geben wird. Die Wellen werden trotzdem das andere Ende des Kabels erreichen. Warum? Richtung des Energieflusses -> Poynting Vektor S! So genau hab ich nicht drüber nachgedacht aber vermutlich "stimmt" die Energie von P in dem Moment der Auslöschung von E wieder weil sich die H Felder ja konstruktiv verhalten. MfG.
Willy schrieb:
> wohin geht die energie, wenn sich zwei em-wellen gegenseitig auslöschen?
Hi, Willy,
Die Antwort liegt in der Frage "Was bedeutet 'auslöschen' bei zwei
Wellen?"
Füll etwas Wasser in Deine Badewanne.
Lass einen Wassertropfen hineinfallen - eine ringförmige Welle breitet
sich bis zu den Wänden aus.
Lass zwei Wassertropfen nacheinander links und rechts hinein fallen -
zwei ringförmige Wellen breiten sich nacheinander bis zu den Wänden aus.
Lass zwei Wassertropfen gleichzeitig links und rechts hinein fallen -
zwei ringförmige Wellen breiten sich gleichzeitig bis zu den Wänden aus.
Dort, wo sich gerade schneiden, beobachtest Du die "Auslöschung" - sie
ist nur scheinbar für den Beobachter.
Besonders für den Beobachter am Kurzwellenradio, der die Wellen des
elektromagnetischen Feldes nicht aus dem All betrachtet, sondern das
Jaulen in seinem Kopfhörer hört. Der vielleicht auch ein Scope am
ZF-Ausgang hat und einen "Einbruch der Feldstärke" bemerkt - auch der
ist nur scheinbar, die Wellen breiten sich weiter aus.
Ciao
Wolfgang Horn
danke für so vielen Antworten. Wenn wir zB bei Wasser bleiben, und ich erzeuge mit einer sehr langen geraden Planke planare Wellen die aufeinander laufen. Unabhängig vom Abstand der beiden Planken und ihrer Synchronalität zueinander, wird jedes Mal dasselbe Muster erzeugt, nur halt jedes Mal an einem anderen Ort. Ändere ich Abstand oder Phase verschiebt sich das Gesamtmuster etwas. Richtig? Wie ist es mit Photonen? Wenn ich 2 Laserstrahlen habe, die über Linse oder ähliches in einen Strahl gekoppelt werden, und Phase 180 haben? Erzeuge ich damit andere Photonen die sich in andere Richtung ausbreiten?
Das ist eigentlich genau wie mit den elektromagnetischen Wellen, nur muß hierbei die Dualität "Welle/Teilchen" beachtet werden, wenn die Distanzen zu klein werden (Spaltversuch, Interferenz). Die Heisenberg'sche Unschärferelation greift dann irgendwann......
> Wie ist es mit Photonen? Da wird's spannend: Photonen sind Bosonen und lediglich 'Quasiteilchen' der elektromagnetischen Wechselwirkung. Ausgehend von der Deiner Ausgangsfrage: - Bei Feldern im Sinne der Maxwelltheorie bezieht sich die Energieerhaltung immer auf das ganze Feld im Raum-Zeit-Gebiet. - Photonen sind Gebilde im Sinne einer (lokalen) (Quanten-)mechanistischen Theorie: Sie besitzen also keine Ruhemasse und existieren somit nur zum hypothetischen Austausch der Wechselwirkung (z. B. der Wechselwirkung zweier Elektronen). > in einen Strahl gekoppelt werden, und Phase 180 haben? Erzeuge > ich damit andere Photonen die sich in andere Richtung ausbreiten? Nein. Im Bild der Quasiteilchen wird die Phasenverschiebung der Maxwelltheorie zu einem Spin. Demnach ist eine Auslöschung von Photonen im Zustand Spin Up und Spin Down durchaus möglich (d. h. es wird dunkel, obwohl Licht im Spiel ist). Bei dieser Interferenz bleibt also der Gesamtdrehimpuls erhalten. Dafür existieren auch Vertauschungsrelationen, also Regeln für die "do's" und "dont's" in Bezug auf die Unschärferelation. Und da liegt der Hase im Pfeffer: Vertauschungsrelationen (gemeinhin Unschärfe) für die Drehimpulserhaltung sind klar definiert. Werden also Photonenpaare im Sinne einer destruktiven Interferenz zerstört, ist die Drehimpulserhaltung gegeben und alle sind fröhlich. Was die Energiebetrachtung angeht: Ja, da gibt es zwar eine Energie-Zeit-Unschärfe; die ist aber keine Unschärferelation im eigentlichen Sinn (die Unschärferelation ist eine Formulierung für Operatoren, die die messbaren Größen in der Quantenmechanik beschreiben). Energie-Zeit-Unschärfe ist aber eine Formulierung parametrisierter Größen (hier Skalere): Energie, Zeit. In der Praxis nimmt sich die Quantenelektrodynamik (QED) solcher Phänomene an. Sie verallgemeinert den Begriff der Quanten und fasst Teilchen (auch Quasiteilchen wie Photonen) als mathematische Operatoren auf (das nennt sich dann zweite Quantisierung). Destruktive Interferenz ist in diesem Bild das Aufeinenadertreffen eines Erzeugungs- und Vernichtungsoperators. Wo bleibt da die Energie? Im Raum, genauer gesagt im Vakuum. Im Verständnis der Quantenelektrodynamik hat das Vakuum selbst einen Energieinhalt. Das ist nicht so weit hergeholt, denn selbst Festkörperschwingungen am absoluten Nullpunkt haben noch einen Energieinhalt (-> Nullpunktsenergie). Im Bild der QED kann der Energieinhalt des Vakuums um die durch die Unschärferelation vorgegebenen Grenzen schwanken. In dieser Schwankung bleibt die 'verlorene Energie' verborgen. In Anwesenheit starker Felder können aus diese Fluktuationen wieder reale Teilchen werden. Das nur als kurzer, ziemlich ungenauer Abriss zu Deiner Frage.
Willy schrieb: > Wenn wir zB bei Wasser bleiben, > und ich erzeuge mit einer sehr langen geraden Planke planare Wellen > die aufeinander laufen. Hi, Willy, dann schlag unter "Huyghens" nach. Wie wir eine Wellenfront verstehen können als Linie von Quellen für neue Kreiswellen, die in ihrer Überlagerung eine neue Wellenfront bilden. Das Verhalten des Systems aus Sendequellen ergibt sich aus der Überlagerung aller einzelnen Wellen. Die Simulation ist nicht kompliziet, mit Lineal, Zirkel und Bleistift nur mühsam. Oder schau auch mal unter "Phased Array Radar". Ciao Wolfgang Horn
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