Hallo, beschleunigte Ladungen strahlen elektromagnetische Wellen ab. Müsste danach nicht jede bewegte Materie elektromagnetische Wellen aussenden? Dazu folgendes Gedankenexperiment: Würde eine abgefeuerte Gewehrkugel während der Beschleunigung durch die Treibladung elektromagnetische Wellen aussenden? Zwar ist die Gewhrkugel elektrisch neutral, aber es sind ja entgegengesetzte Ladungen in Form von Elektronen und Protonen in der Kugel vorhanden. Gruß
Hallo Stefan. Stefan H. schrieb: > beschleunigte Ladungen strahlen elektromagnetische Wellen ab. Müsste > danach nicht jede bewegte Materie elektromagnetische Wellen aussenden? > Tut sie ja auch, solange sie elektrisch geladen ist, und beschleunigt oder verzögert wird. Siehe: https://de.wikipedia.org/wiki/Freie-Elektronen-Laser > Zwar ist die Gewhrkugel elektrisch neutral, aber es > sind ja entgegengesetzte Ladungen in Form von Elektronen und Protonen in > der Kugel vorhanden. Nach aussen, ausserhalb des Atoms bzw. dessen Orbitalwolke sind die Atome des Projektils aber nun schon neutral, weil sich die Ladungen gut aufheben. Innen überwiegt aber die Eigenbewegung der Elektronen die des Geschosses bei weitem. Die Elektronen können sich aber gerade darum nur auf bestimmten Orbitalen bewegen, weil dort keine Strahlung auftritt. Sonst würden sie Energie verlieren, und auf ein geringeres Orbital gelangen usw. Gelegentlich, z.B. bei Fluoreszenz, passiert dieses sogar. Mit freundlichem Gruß: Bernd Wiebus alias dl1eic http://www.l02.de
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Bernd W. schrieb: > Die Elektronen können sich aber gerade darum nur auf bestimmten > Orbitalen bewegen, weil dort keine Strahlung auftritt. Sonst würden sie > Energie verlieren, und auf ein geringeres Orbital gelangen usw. > Gelegentlich, z.B. bei Fluoreszenz, passiert dieses sogar. > Im Atom bewegen sich keine Elektronen, alle haben feste Plätze. Werden sie aus diesen durch Überlastung der Bindungsumstände vertrieben dann sind sie weg oder werden auf einer anderen Schale sesshaft, zumindest eine Zeit lang. Kurt
Danke, Elektronen strahlen also auch elektromagnetische Wellen ab, wenn sie sich auf einer Kreisbahn bewegen. Wäre es dann möglich, dass ein Gleichstrom, der durch einen kreisförmig gebogenen Draht fließt, auch strahlt. Also eine Antenne mit Gleichstrom? Gruß
Stefan H. schrieb: > Danke, > > Elektronen strahlen also auch elektromagnetische Wellen ab, wenn sie > sich auf einer Kreisbahn bewegen. Wäre es dann möglich, dass ein > Gleichstrom, der durch einen kreisförmig gebogenen Draht fließt, auch > strahlt. Also eine Antenne mit Gleichstrom? > Wenn du einen Kreis hast, darin Elektronen rumscheuchst, dann sind diese beschleunigt. Kurt
Also kann ich mit Gleichstrom eine Antenne, die Kreisform besitzt, betreiben und elektromagnetische Wellen aussenden? Gruß
Stefan H. schrieb: > Wäre es dann möglich, dass ein > Gleichstrom, der durch einen kreisförmig gebogenen Draht fließt, auch > strahlt. Ja aber nur im Einschalt- bzw. Ausschaltmoment. Wenn Gleichstrom durch Deinen gebogenen Draht fliesst, baut sich um den Draht herum ein Magnetfeld auf. Physik Klasse 7 oder so. Dieses Magnetfeld ist erstmal statisch. Damit eine elektromagnetische Welle entsteht müssen Elektronen sich periodisch durch den Leiter bewegen. Also entweder Du schaltest ständig den Strom ein und aus oder nutzt Wechselstrom. Was gefällt Dir am Wikipediaartikel zur elektromagnetischen Welle nicht? Hab ihn Dir verlinkt zum Nachlesen, bevor Du wieder so ein gedankenloses Gedankenexperiment hier in den Raum(Forum) wirfst.
Sven D. schrieb: > Ja aber nur im Einschalt- bzw. Ausschaltmoment. Ergänzung dazu: Dieser Satz bezieht sich nur auf das Abstrahlen einer elektromagnetischen Welle.
Sven D. schrieb: >> Wäre es dann möglich, dass ein >> Gleichstrom, der durch einen kreisförmig gebogenen Draht fließt, auch >> strahlt. > > Ja aber nur im Einschalt- bzw. Ausschaltmoment. Na ja, wenn die Elektronen schnell sind: https://de.wikipedia.org/wiki/Synchrotronstrahlung Sind sie im Draht natürlich eher nicht.
Hallo Stefan, Stefan H. schrieb: > Also kann ich mit Gleichstrom eine Antenne, die Kreisform besitzt, > betreiben und elektromagnetische Wellen aussenden? ich denke man muss hier zwischen zwei grundsätzlichen Prinzipien unterscheiden. Dem Abstrahlen von elektromagnetischen Wellen wie in einer Antenne (Sven D. hat darauf schon geantwortet) und dem was du sicher hier mit "Beschleunigungsstrahlung" meinst. Da evtl. der zweite Punkt unklar ist, gehe ich mal auf diesen ein. Im Metall stoßen die Elektronen ständig mit dem Gitter. Durch die häufigen Stöße ist deren mittlere freie Weglänge sehr klein. Auf diesem kleinen Weg, bewegen sich die Elektronen aber praktisch auf einer Geraden, denn das elektrische Feld ist in diesem winzigen Stück homogen und parallel zum Leiter. Durch die Stöße geben die Elektronen auch ständig Energie ab, aber eben an das Gitter (Erwärmung). Für freie Elektronen (z.B.in der Elektronenröhre) gibt es solche Wechselwirkungen nicht, d.h. bei Ablenkung strahlen sie auch die entsprechende elektromagn. Welle ab.
Elektronen auf einer Kreisbahn haben tatsaechlich eine Beschleunigung, die Radialbeschleunigung. Das wird im Synchrotron auch verwendet. Da kommt Roentgenstrahlung raus. In einem Draht ist die Effizienz der Unwandlung beliebig gering, weil die Geschwindigkeit beliebig gering ist, sie ist in der Groessenordnung von mm/s, daher ist die Radialbeschleunigung auch beliebig gering. Aber die Idee ist grundsaetlich gut.
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Stefan H. schrieb: > Also kann ich mit Gleichstrom eine Antenne, die Kreisform besitzt, > betreiben und elektromagnetische Wellen aussenden? Nein. (Zum vorhandenen Einwurf: Ein- und Ausschaltmoment zähle ich einmal zum Wechselstrom -- da geht das mit dem Strahlen). Jeder einzelne Ladungsträger strahlt zwar, aber die einzelnen Beträge interferrieren, so dass effektiv nur ein vernachlässigbar kleines Wechselfeld für die Strahlung übrig bleibt. Wenn man nun die Stromstärke immer geringer zu machen, bis nur noch einzelne Elektronen den Strom bilden, dann ... dann ist das für mich keine Gleichstromsituation mehr ;)
Oder D. schrieb: > Elektronen auf einer Kreisbahn haben tatsaechlich eine Beschleunigung, > die Radialbeschleunigung. Das wird im Synchrotron auch verwendet. Da > kommt Roentgenstrahlung raus. In einem Draht ist die Effizienz der > Unwandlung beliebig gering, weil die Geschwindigkeit beliebig gering > ist, sie ist in der Groessenordnung von mm/s, daher ist die > Radialbeschleunigung auch beliebig gering. > Aber die Idee ist grundsaetlich gut. Vielen Dank, genau das beantwortet meine Frage! Gruß
Wenn ich einen geladenen Kondensator aus dem 20. Stock werfe, strahlt der dann eine elektromagnetische Welle ab? Wenn ja, kann man das durch eine Messung und der Bestimmung der gespeicherten Energie prüfen?
EltWerk schrieb: > Wenn ich einen geladenen Kondensator aus dem 20. Stock werfe, strahlt > der dann eine elektromagnetische Welle ab? Der Kondensator ist dann schwerelos. Die (relative) Beschleunigugn kommt dadurch zustande, dass du dich in einem beschleunigten Bezugssystem befindest. > Wenn ja, kann man das durch eine Messung und der Bestimmung der > gespeicherten Energie prüfen? Die abgestrahlte Leustung wäre viel zu gering. Beschleunigung von 1 g angenommen, "strahlt" jede Elementarladung mit 5e-63 W wenn ich mich nicht verrechnet habe. gehen wir weiter davon aus, dass auf dem C eine Ladung von 1 Coulomb ist, dann ergibt dass eine Abstrahlung von rund 6E-33 PikoWatt. Und das nur unter der Annahme, das -- die Strahlung tatsächlich aus dem Leiter austreten kann -- es nicht zu destruktiver Interferenz kommt Du kannst jetzt mal ausrechnen, wie weit man einen Körper abkühlen muss, damit diese Leistung größer wird als die, welche der Körper aufgrund seiner Temperatur anstrahlt... Und wie groß ein Kondensator sein müsste, um die abgestrahlte Leistung in einen messbaren Bereuch zu bekommen. Weiters wird die Energie auf dem C sich nicht ändern, es sei denn er verliert Ladung; z.B. durch einen parasitären Widerstand. Der Effekt wäre nämlich der, dass nicht die gesamte potentielle Energie in kinetische Energie umgesetzt werden würde, sondern der C effektiv mit einem Beschleunigung minimalst kleiner als 1 g fallen würde. Als witere Rechenaufgabe kannst du ausrechnen, wieviele Atome pro m³ noch in der "Luft" sein dürfen, damit der Bremseffekt durch den LuftWiderstand nicht den Bremseffekt durch Strahlung (incl. Wärmestrahlung) übertrifft.
Hallo EltWerk. EltWerk schrieb: > Wenn ich einen geladenen Kondensator aus dem 20. Stock werfe, strahlt > der dann eine elektromagnetische Welle ab? Nur wenn sich das "geladen" in Bezug auf den gesamten Kondensator gegenüber der Umgebung versteht und nicht wenn es sich auf die Kondensatorplatten untereinander bezieht. ;O) > Wenn ja, kann man das durch > eine Messung und der Bestimmung der gespeicherten Energie prüfen? In letzterem Falle durchaus. Die potentielle Energie (Gravitation und elektrisches Feld) wird umgesetzt in kinetische Energie (Geschwindigkeit beim Aufprall) und einer abgestrahlten Welle. Mit freundlichem Gruß: Bernd Wiebus alias dl1eic http://www.l02.de
Hi, Bernd, > EltWerk schrieb: > >> Wenn ich einen geladenen Kondensator aus dem 20. Stock werfe, strahlt >> der dann eine elektromagnetische Welle ab? > > Nur wenn sich das "geladen" in Bezug auf den gesamten Kondensator > gegenüber der Umgebung versteht ... Klar. Fast Off-Topic ist eine EMP-Waffe, die einen elektrischen Strom durch eine Leiterschleife fließen lässt. Dieser Strom macht noch keinen elektromagnetischen Impuls. Der Puls kommt, wenn eine Sprengladung den Radius der Leiterschleife explosiv vervielfältigt wie einen "Continuos Rod"-Sprengkopf. Die Leiterschleife darf also nicht auf Alurahmen oder Cu-Rohren bestehen, sondern aus irgendeinem Material, das sich blitzschnell ausdehnen kann, ohne zu reißen. Weitere Informationen dazu liegen mir nicht vor. Ciao Wolfgang Horn
Hallo Wolfgang. Wolfgang H. schrieb: > Die Leiterschleife darf also nicht auf Alurahmen oder Cu-Rohren > bestehen, sondern aus irgendeinem Material, das sich blitzschnell > ausdehnen kann, ohne zu reißen. Kupfer, und gerade Aluminium sind relativ duktil und lassen sich "ziehen wie Kaugummi". Möglich, dass das bei extrem schnellen Aufweitung durch eine Sprengladung noch extremer wird. Eine andere Idee wäre, dass in diesem Zustand, wenn die Leiterschleife gerade fragmentiert, auch keine metallischen Leiter mehr benötigt werden, weil das Plasma, das entsteht, wenn sich an den Bruchstücken ein Lichtbogen zieht, ausreichend ist. Unterstützt würde das ganze durch eine große zusätzliche Induktivität in Reihe mit der Leiterschleife, weil die Spannung über einem Lichtbogen bei gleichem Strom von der Länge abhängt, wenn man mal den Elektrodeneinfluss (Material und Form) vernachlässigt. Da der Leistungsbedarf für einen Lichtbogen von seinem Volumen abhängt, und ja noch etwas abgestrahlt werden soll, muss die Anordnung ja einen sehr großen Energiespeicher beinhalten, und eine Induktivität wäre zur Unterstützung eines Plamas ideal. Man hätte also eine Reihenschaltung aus der Leiterschleife, der Speicherinduktivität und einer Diode, die eine Personalunion aus Gleichrichterdiode und Freilaufdiode ist. "Gepumpt" wird die Anordnung dann aus einer mit der Induktivität verkoppelten Spule, bis der Gleichstrom in der Leiterschleife den gewünschten Wwert hat. Die Ankopplung der Spule müsste relativ lose sein, weil sonst im Auslösefall diese den Stromanstieg beeinträchtigen könnte. Vermutlich würde es helfen, wenn die Speicherinduktivität supraleitend ist, wobei aber im Auslösefall gequentscht werden könnte. Das sollte sie also abkönnen müssen. > Weitere Informationen dazu liegen mir nicht vor. Effizienter sollte ein echter NEMP sein (https://de.wikipedia.org/wiki/Starfish_Prime) Er schaltete etliche Sateliten aus, und das waren damals ja insgesamt noch nicht so viele. Ob die heutigen robuster wären? Man hat sicherlich schnellere Halbleiter für Schutzfunktionen, aber die Strukturen sind auch kleiner und empfindlicher, und das fürt ja schon bei ESD-Schutzvorichtungen zu Problemen und begrenzter Wirkung. Eine Verdrosselung wie bei Panzern wäre für Sateliten aus Gewichtsgründen schwer. Mit freundlichem Gruß: Bernd Wiebus alias dl1eic http://www.l02.de
Hi, Bernd, > Kupfer, und gerade Aluminium sind relativ duktil und lassen sich "ziehen > wie Kaugummi". Naja, einerseits kenne ich natürlich das Tiefziehen, wie Kupferblech zu Kupferhülsen umgeformt wird. Andererseits sind mir bei meiner Bastelei nur wenige Elkos explodiert, wobei das Alu noch nie in Plasma überging ... ;-) > ... wenn die Leiterschleife gerade fragmentiert ... Plasma Ja. Fragmentiert - dabei dachte ich an die "Continuous Rod"-Sprengköpfe. Innen Sprengstoff, aber kein Mantel aus Grauguß oder so, sondern nimm viele identische Stäbe aus Alu, halte sie gemeinsam senkrecht und verschweiße sie paarweise zum Mäander um die Ladung herum. > Unterstützt würde das ganze durch eine große zusätzliche Induktivität in > Reihe mit der Leiterschleife Könnte die Schleife nicht auch selbst als Induktivität ausgeführt sein? Ich denke da an einen Draht, der wie eine Locke gerollt ist und dessen beide Enden verschweißt sind. Allerdings fehlt mir noch die Vorstellung, wie ich kurz vor der Explosion den Strom in die Leiterschleife bekomme, ohne den Trafo dazu zu zerstören. Vielleicht wäre aus mir ein Energietechniker geworden, wäre mir die Studienrichtung mit tollen Aussichten auf Knallerei versüßt worden. > Da der Leistungsbedarf für einen Lichtbogen von seinem Volumen abhängt, > und ja noch etwas abgestrahlt werden soll, Erst muß Strom in die Leiterschleife, dann muß die Explosion diese auseinander treiben. Durch Vergrößerung ihres Durchmessers geht die Explosionsenergie in elektrische Energie über. > Man hätte also eine Reihenschaltung aus der Leiterschleife, der > Speicherinduktivität und einer Diode, Hast Du da eine Sekundärwicklung vor Augen, erregt von einer Primärwicklung und eine Diode in der Sekundärwicklung erzeugt den Gleichstrom? Ich vermute, die Explosion im Scheitelpunkt der allerersten Halbwelle macht die Diode überflüssig. > die eine Personalunion aus > Gleichrichterdiode und Freilaufdiode ist. Ja,auch denkbar. > ... NEMP schaltete etliche Sateliten aus ... Die explodierende Leiterschleife sollte ja gerade die nicht-nukleare Minivariante des NEMP sein. Wobei die Nuklearexplosion außerhalb der Ionosphäre einen Gammablitz erzeugt, der neutralen Gas-Moleküle ionisiert - und das Magnetfeld der Erde die nun erzeugten Ladungen voneinander separiert. Je weiter, je mehr, desto heftiger die Blitze am Erdboden. > Ob die heutigen robuster wären? Ob man die Kosten aufgebracht hat, Antennenzuleitungen mit Suppressordioden zu schützen? In einem meiner beruflichen Projekte hatte ich da irgendwelche "Pillen" in meiner Stückliste, die Innen- und Außenleiter kurzschließen würden. Ob das außen Keramik war und innen eine Funkenstrecke, Glimmlampe, oder das, was wie Keramik aussah, ein PTC war, keine Ahnung, der Kunde hat es abgenommen. > ... aber die Strukturen sind auch kleiner und empfindlicher ... Damit nehmen sie vom NEMP auch weniger auf. Ciao Wolfgang Horn
Hallo Wolfgang. Wolfgang H. schrieb: >> Unterstützt würde das ganze durch eine große zusätzliche Induktivität in >> Reihe mit der Leiterschleife > Könnte die Schleife nicht auch selbst als Induktivität ausgeführt sein? > Ich denke da an einen Draht, der wie eine Locke gerollt ist und dessen > beide Enden verschweißt sind. Eher nicht, weil vermutlich müsste die Induktivität viel größer sein, als in eine einfache Hochstromleiterschleife passt....oder Du hast eine so große Spule, dass Du dir mit der dafür passenden Sprengladung wiederum schon den EMP schenken kannst. ;O) > > Allerdings fehlt mir noch die Vorstellung, wie ich kurz vor der > Explosion den Strom in die Leiterschleife bekomme, ohne den Trafo dazu > zu zerstören. Der Trafo bringt den Sekundärstrom in Gang, der sich über Induktivität, Leiterschleife und Diode schliesst. Ein Vorwärtswandler, der auf Konstantstrom regelt. Der Strom ist sehr hoch, und der Wandler braucht etliche Zyklen, um ihn zu pumpen. Denk an Freilaufdiode, denk an einen Freilauf an einem Fahrrad, denk Dir den Stromkreis wie ein Schwungrad. Wenn Du eine Fahrradfellge mit Freilauf so in einen Schraubstock klemmst, dass Sie frei drehen kann, und bringst sie von Hand auf Drehzahl, wirst Du auch öfter an den Speichen schieben müssen...... > Vielleicht wäre aus mir ein Energietechniker geworden, wäre mir die > Studienrichtung mit tollen Aussichten auf Knallerei versüßt worden. Das erkannte ich schon bei der Ausbildung, als ich die Trümmer eines 30kV Leistungsschalters beseitigte, der im Kraftwerk an einer Stromschiene direkt am Maschienentrafo hing. ;O) > >> Da der Leistungsbedarf für einen Lichtbogen von seinem Volumen abhängt, >> und ja noch etwas abgestrahlt werden soll, > Erst muß Strom in die Leiterschleife, dann muß die Explosion diese > auseinander treiben. Durch Vergrößerung ihres Durchmessers geht die > Explosionsenergie in elektrische Energie über. Spricht was dagegen, wenn aus der Induktivität auch noch was an Energie kommt? > >> Man hätte also eine Reihenschaltung aus der Leiterschleife, der >> Speicherinduktivität und einer Diode, > Hast Du da eine Sekundärwicklung vor Augen, erregt von einer > Primärwicklung und eine Diode in der Sekundärwicklung erzeugt den > Gleichstrom? Ja. > Ich vermute, die Explosion im Scheitelpunkt der allerersten Halbwelle > macht die Diode überflüssig. Also in meiner Vorstellung müsstest Du über mehrere Zyklen des Trafos den Strom im Sekundärkreis aufbauen. Wenn Du es in der ersten Halbwelle machen wolltest, würde ich auch eher zu einer Kondensatorbank raten. ;O) Das Problem ist dann eher die Synchronisation. > >> Ob die heutigen robuster wären? > Ob man die Kosten aufgebracht hat, Antennenzuleitungen mit > Suppressordioden zu schützen? > > In einem meiner beruflichen Projekte hatte ich da irgendwelche "Pillen" > in meiner Stückliste, die Innen- und Außenleiter kurzschließen würden. > Ob das außen Keramik war und innen eine Funkenstrecke, Glimmlampe, oder > das, was wie Keramik aussah, ein PTC war, keine Ahnung, der Kunde hat es > abgenommen. > Eine Funkenstrecke eher nicht, weil ein Gasdielektrikum eine zu hohe Standfestigkeit gegenüber Stossspannungen hat....der Durchschlagskanal baut sich erst langwierig auf. Das kostet Zeit und verzögert. > >> ... aber die Strukturen sind auch kleiner und empfindlicher ... > Damit nehmen sie vom NEMP auch weniger auf. Die Strukturen selber ja, aber sie kriegen ja auch viel von aussen geliefert, und sie können schon thermisch kaum noch etwas in ihrer eigenen Wärmekapazität wegstecken. Ausserdem, die Strukturen werden feiner, aber die Chipflächen selber werden größer, weil erheblich mehr integriert wird. Schirmung gegen die magnetische Komponente ist auch so eine Sache: Ferromagnetische Materialien sind träge, und Kupfer oder Alu, das über die Lenzsche Regel und Wirbelströme wirkt, brauch dafür erhebliche Dicken. Und das soll ja alles auch in eine Umlaufbahn. Also zumindest bei zivielen Sateliten könnte ich mir denken, dass man zwar Supressordioden verwendet, aber eher kleinere, on Chip. Mit freundlichem Gruß: Bernd Wiebus alias dl1eic http://www.l02.de
Hi, Bernd, Die Phantasie von der knallend auseinander getriebenen Stromschleife hat Spass gemacht. Aber mehr muss nicht sein, weil keinerlei Aussicht auf Bastelei daraus. De Umgang mit Sprengstoffen ist nun mal so begrenzt, wie sie gefährlich sind. Bastelei käme da höchstens mit einer Vorrichtung in Frage, die sich mit einer CO2-Kapsel aufblasen lässt. > Der Trafo bringt den Sekundärstrom in Gang, der sich über Induktivität, > Leiterschleife und Diode schliesst. Ja, ist denkbar. Aber ich vermute, der Ex-EMP (EMP by Explosives) wurde als Offensivwaffe entwickelt mit der Frage: "Mit welcher Ladung an Bord eines Flugkörpers können wir wohl maximale Schäden an und in Industrienationen anrichten -und weit mehr als durch eine Sprengladung mit der Masse der Waffe in TNT?" Dann muss die Ex-EMP-Bombe kompakt und klein sein für den Transport. Aus einer anderen Publikation, ebenso schwammig und ebenso wie die erste mehr schwammige Andeutungen als konkrete Informationen, folgerte ich mal, in den USA sei eine EMP-Waffe entwickelt worden, die einen sehr starken E-Feld-Puls sendet. Und zwar mit einer Antennenstruktur aus vielen Drahtstücken, die vor der Zündung einzeln auf Hochspannung aufgeladen werden - und im Zündpunkt kurzgeschlossen, so dass eine Wanderwelle entsteht. Ein paar dieser Drahtstücke gemeinsam zur Schleife geformt und in der Mitte eine Sprengladung? Solche Andeutungen sind eine kostspielige Waffe im "kalten Krieg", wenn der Gegner sich gegen ihren Einsatz wappnen will. Stell Dir vor, es wäre Krieg, plötzlich alle Leistungsnetze tot bis auf die mit unterirdisch verlegten Kabeln - und Du solltest eine Abwehr dagegen konstruieren. Reicht mir, mir ist der Spass gerade endgültig vergangen. > Das erkannte ich schon bei der Ausbildung, als ich die Trümmer eines > 30kV Leistungsschalters beseitigte, Jaaa. Aber Abtransport und Reinigung machen viel mehr Arbeit als Zuschauen, wenn's gerade kracht. > Spricht was dagegen, wenn aus der Induktivität auch noch was an Energie > kommt? Rhethorische Fragen werden grundsätzlich nicht beantwortet. > Schirmung gegen die magnetische Komponente ist auch so eine Sache: > Ferromagnetische Materialien sind träge, und Kupfer oder Alu, das über > die Lenzsche Regel und Wirbelströme wirkt, brauch dafür erhebliche > Dicken. Und das soll ja alles auch in eine Umlaufbahn. Halt, der Schutz nicht. Derjenige, der mit einer Ex-EMP-Bombe angegriffen wird, muss seine Elektrik und Elektronik schützen. Ciao Wolfgang Horn
Hier ein Hertz'scher Dipol: [[https://de.wikipedia.org/wiki/Antennentechnik#/media/File:Half_%E2%80%93_Wave_Dipole.jpg]] Warum sind die Potenziale des Hertz'schen Dipols vorne miteinander verbunden? Hat das was mit der induktiven Kopplung zu tun? Gruß
Hallo Stefan. Stefan H. schrieb: > Warum sind die Potenziale des Hertz'schen Dipols vorne miteinander > verbunden? Das Leiterstück dazwischen hat bei 2GHz schon eine erhebliche Induktivität. Es ist also KEIN Kurzschluss. > Hat das was mit der induktiven Kopplung zu tun? Ja. In gewissem Sinne aber nur. Die Strom- und Spannungsverteilung ist bei einem Dipol nicht gleichförmig. In der Mitte hast Du ein Spannungsnull, und ein Strommaximum. An den Enden hast Du ein Spannungsmaximum und ein Stromnull (Hinweis zum Merken: Der Draht hört da auf, der Strom muss null sein, weil er nirgendwo mehr hinfliessen kann). Durch diese Verteilung kannst Du Dir die Punkte mit passendem Wellenwiderstand zur Speisung suchen. In der Mitte ist der Wellenwiderstand sehr niederohmig, und wird zum Ende immer hochomiger. Die Transformation von der Koaxialleitung aus geschieht über die speisende Lecherleitung, die dafür eine passende Länge haben muss. Die Verbindung in der Mitte muss auch nicht zwangsläufig leitend sein. Es hat nur ein paar Vorteile, mechanisch, und weil sich der Kurzschluss reproduzierbarer herstellen lässt als eine offene Stelle. Speziell auch in Bezug auf die Symmetrie der Antenne. Der Dipol soll ja gleichmäßig strahlen (im Rahmen seines typischen Antennendiagramms) und nicht "schielen". Auch gegen statische Aufladung kann es vorteilhaft sein, weil für DC und niederfrequentere AC die ganze Anordnung geerdet ist. Mit freundlichem Gruß: Bernd Wiebus alias dl1eic http://www.l02.de
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Vielen Dank, kannst Du mir noch erklären, warum man eine Antenne durch Wahl der Frequenz auf eine Länge abstimmen kann? Weiß das, aber verstehe das intuitiv/anschaulich nicht. Beispielsweise kann ich die elektromagnetischen Wellen, die von der Steckdose ausgesendet werden, nur mit einer Antenne von 6000km Länge empfangen. Muss die volle Wellenlänge in den Leiter der Antenne passen? Gruß
Hallo Stefan. Stefan H. schrieb: > kannst Du mir noch erklären, warum man eine Antenne durch Wahl der > Frequenz auf eine Länge abstimmen kann? Meistens macht man das aber andersherum: Mann passt die Länge der Antenne auf die gewünschte Frequenz an. Ausnahmen sind aber Hochfrequenzöfen wie z.B. bei einem ICP, dort passt man Quelle und Ofen (Plasma) durch (leichte) Variation der Frequenz an, weil sich die Umgebungsbedingungen schnell ändern können, und sonst schlecht beienflusst werden können. > Beispielsweise kann ich die > elektromagnetischen Wellen, die von der Steckdose ausgesendet werden, > nur mit einer Antenne von 6000km Länge empfangen. Muss die volle > Wellenlänge in den Leiter der Antenne passen? Nein. Die Antenne ist aber besonders effizient, wenn sie in Resonanz ist. Diese Resonanz kannst Du auch mit Bauelementen (Induktivität und Kapazität) erzwingen. Aber diese Bauteile tragen nur zur Resonanz bei, und fast nicht zur Abstrahlung. Auch hier ist die räumliche Ausdehnung der Antenne wichtig. Schliesslich soll sie ja über eine Wellenlänge Verteilte Energie aufnehmen oder abstrahlen. Wenn Deine Feldstärke ausreichend ist, kannst Du natürlich auch kürzere Antennen verwenden (wenn Dir z.B. die 6000 km aus obigem Beispiel zu sperrig werden), und auch auf die Resonanz verzichten. Auf die Resonanz verzichten musst Du sowieso, wenn Du eine sehr Breitbandige Antenne wünschst. Mit freundlichem Gruß: Bernd Wiebus alias dl1eic http://www.l02.de
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Vielen Dank, dann noch eine Frage zu diesem Video: [[https://www.youtube.com/watch?v=9gDFll6Ge7g]] Handelt es sich dabei primär um den Hertz'schen Versuch oder ist das nur eine kapazitive Kopplung? Ein Forumsmitglied hat den obigen Versuch so genannt, sich aber nicht weiter dazu geäußert. Was wäre dann der Unterschied, da ja Luft als Dielektrikum dazwischen liegt? Gruß
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Hallo Stefan Stefan H. schrieb: > Vielen Dank, Bitte sehr. > > dann noch eine Frage zu diesem Video: > > [[https://www.youtube.com/watch?v=9gDFll6Ge7g]] Sorry, aber ich hocke hier in einer Absteige mit einem UMTS Stick und einem monatlichen Datenvolumen von 3Gb. Da muss ich mir Videos verkneifen, wenn es bis zum Ende des Monats langen soll. Mit freundlichem Gruß: Bernd Wiebus alias dl1eic http://www.l02.de
Nach der allgemeinen Relativitätstheorie sind Gravitation und Beschleunigung äquivalent (Fahrstuhlexperiment) Also müsste doch eine im Gravitationsfeld der Erde ruhende Ladung ebenfalls strahlen?
Hallo Stefan. Stefan H. schrieb: > Ok ein Foto des Versuches > [[https://i.ytimg.com/vi/9gDFll6Ge7g/maxresdefault.jpg]] Danke! Wenn Da nicht die Alufolie wäre, und am hinteren Dipol in der Mitte was deutlicheres zu sehen wäre (Ist dort unten eine Spule angeschlossen? Wird dort etwas ein- oder ausgekoppelt?), könnte es hinkommen. Der originale Herz Versuch war ein Dipol, der mit Funkenüberschlägen aus einem Rümkorfinduktor angeregt wurde (Wie mit einem Klöppel auf eine Stimmgabel). Der Detektor war ein Ringdipol. Ringdipol deshalb, weil die Spannungsmaxima an den Enden des Dipols durch das Biegen zum Ring so dicht zusamenkamen, dass dort mit einem Mikroskop ein Funkenüberschlag erkannt werden konnte. Zimlich grob, aber immerhin, für das erste mal der Menschheit. ;O) Die Frequenz muss irgendwo bei 400-450Mhz gelegen haben, also eine Frequenz, die so ungefähr das heutige 70cm Amateurfunkband treffen würde. Mit freundlichem Gruß: Bernd Wiebus alias dl1eic http://www.l02.de
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Danke, habe den Versuch nachgebaut. Als Detektor wird dort eine Glimmlampe (Gasentladungsröhre) verwendet. Was genau bedeutet "Kopplung" und "Auskopplung"? Habe das auch bei Hohlraumresonatoren wie dem Magnetron gelesen. PS: Achso, dachte, dass Hertz ganz bewusst eine Magnetantenne (Drahtschlaufe) zur Detektion verwendete. Gruß
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Hallo Stefan. Stefan H. schrieb: > Was genau bedeutet "Kopplung" und "Auskopplung"? Habe das auch bei > Hohlraumresonatoren wie dem Magnetron gelesen. Allgemein die elektrische Verbindung Deiner Antenne, Deines Resonators oder was auch immer mit der Umwelt. Meistens an speziell dafür vorgesehenen und gestalteten Stellen. Die Kopplung ist meistens in beide Richtungen gegeben, und je nachdem, ob dort Leistung hinein- oder hinausgeht nennt man es halt Ein- oder Auskopplung. Bei Antennen und Filtern, die in beide Richtungen benutzt werden, tritt auch beides auf. Aber aus einem Magnetron z,B. wird man meistens nur etwas Auskoppeln wollen. > PS: Achso, dachte, dass Hertz ganz bewusst eine Magnetantenne > (Drahtschlaufe) zur Detektion verwendete. Bei Drahtschlaufen, die in der Größenordnung der verwendeten Wellenlänge liegen, kann man schlecht von einer "magnetischen Antenne" sprechen....es wird auch verhältnismäßig viel Energie mit dem E-Feld verkoppelt. Letztlich ist der Übergang zur rein magnetischen Antenne fliessend. Mit freundlichem Gruß: Bernd Wiebus alias dl1eic http://www.l02.de
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Vielen Dank, Nochmal zu der Drahtschlaufe: Also als Magnetantenne, um den magnetischen Teil der elektromagnetischen Welle zu empfangen, kann man das nicht bezeichnen? Gruß
Stefan H. schrieb: > Nochmal zu der Drahtschlaufe: Also als Magnetantenne, um den > magnetischen Teil der elektromagnetischen Welle zu empfangen, kann man > das nicht bezeichnen? Ein sich änderndes magnetisches Feld ist immer mit einem sich ändernden elektrischem Feld verbunden und umgekehrt. Es gibt jetzt halt Anordnungen, die fast nur mit der magnetischen Komponente des Wechselfeldes koppeln. Das nennt man magnetische Antenne. Aber natürlich ist das elektrische Feld auch immer da, und hat auch einen mehr oder weniger großen Einfluss auf die Antenne, weil es sehr schwer ist, Antennen aufzubauen, die fast kein elektrisches Feld aufnehmen. Irgendwie ist jede Antenne immer eine Mischform, auch wenn der Schwerpunkt verschoben ist. Es ist schon sinnvoll, sowas in Kategorien zu packen, schon alleine, um es gedanklich strukturiert zu bekommen. Aber die Dreckeffekte halt...... Solche Ringanordnungen nennt man Ring- oder Halo-Dipol, wenn der Umfang in Größenordnung einer halben Wellenlänge liegt. Die Teile haben, wenn der Ring waagerecht liegt, eine deutlich gleichmäßigere Rundumabstrahlunk als ein "echter Dipol" und sind dann auch horizontal polarisiert. Beispiel: Die zum Ring gebogenen Schleifendipole, die früher gerne für UKW Radio Empfang verwendet wurden. Geht mit einem "normalen" Dipol aber auch. Eine ähnliche Anordnung, deren Umfang viel kleiner als die verwendete Wellenlänge ist, z.B. 3m Umfang für 80m Wellenlänge, ist dann eine magnetische Antenne. Typischerweise muss sie mit einem Kondensator auch auf Resonanz gebracht werden. Beispiel: Die AMA-Antennen für Kurzwellen Amateurfunk. Noch eine ähnliche Anordnung: Ein Ring mit dem Umfang einer ganzen Wellenlänge, der an der Trennstelle gespeisst wird (genau umgekehrt wie beim obigen Ringdipol, der auch im Umfange kürzer ist). Das sind bei genauerer Betrachtung zwei gestockte Dipole, und damit eine "elektrische" Antenne. Klar wird das, wenn man sich den Ring als Quadrat mit einem viertel Wellenlänge als Seitenlänge zeichnet, was praktisch genau so gut funktioniert. Das heisst dann "Quad-Antenne". Mit freundlichem Gruß: Bernd Wiebus alias dl1eic http://www.l02.de
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Vielen Dank für die vielen kompetenten Antworten! Für den obigen Versuch würde ich mir gerne einen Hochfrequenz-Generator bauen, also ungedämpfte elektromagnetische Wellen abstrahlen. Die Glimmlampe soll also ständig glühen. Wäre es sinnvoll, dazu einen Schwingkreis zu konstruieren? Da ich ungedämpfte Wellen habe möchte, muss ich den Schwingkreis natürlich ständig speisen. Habe mich in die Schwingkreise schon etwas eingearbeitet, unklar ist mir jedoch noch, ob ich den in meinem Falle auch mit Gleichspannung speisen kann. Auch bei der Dimensionierung des Schwingkreises bräuchte ich Unterstützung. Falls ich Wechselspannung benötige, stehen mir nur 50Hz und 12V eines Eisenbahn-Trafos zur Verfügung. Gruß
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Hallo Stefan. Stefan H. schrieb: > Für den obigen Versuch würde ich mir gerne einen Hochfrequenz-Generator > bauen, also ungedämpfte elektromagnetische Wellen abstrahlen. Die > Glimmlampe soll also ständig glühen. Wäre es sinnvoll, dazu einen > Schwingkreis zu konstruieren? Den Schwinkreis hast Du im Zweifel schon mit dem Dipol selber. Der ist einer. Es kann aber sinnvoll sein, zusätzliche einzufügen. Dir ist klar, dass Du dabei rechtliche Rahmenbedingungen bzgl. Frequenz, Bandbreite und Leistung beachten musst? > unklar ist mir jedoch noch, ob ich den in meinem Falle > auch mit Gleichspannung speisen kann. Nein. Du kannst bestenfalls Deinen HF-Genberator mit DC speisen. > Auch bei der Dimensionierung des > Schwingkreises bräuchte ich Unterstützung. > Falls ich Wechselspannung benötige, stehen mir nur 50Hz und 12V eines > Eisenbahn-Trafos zur Verfügung. Das Experiment ist so wie Du es beschreibst, für höhere Frequenzen besser machbar. Also 50Hz sind viel zu wenig. Mit freundlichem Gruß: Bernd Wiebus alias dl1eic http://www.l02.de
Hallo, bei der Röntgenstrahlung handelt es sich wie bei Radiowellen oder Mikrowellen um elektromagnetische Wellen. Alle genannten Strahlungsarten unterscheiden sich nur in der Frequenz. Mich interessiert die Ausbreitungscharakteristik der Röntgenstrahlung. Die Ausbreitung einer Radiowelle wird mithilfe der Feldtheorie anhand eines (Hertz'schen) Dipols aufgezeigt. Wie breitet sich denn die Röntgenstrahlung aus? Ist die Ausbreitung anders als bei geringeren Frequenzen? Gibt es eine anschauliche Abstrahlcharakteristik? Gruß
> ... bei der Röntgenstrahlung handelt es sich wie bei Radiowellen oder > Mikrowellen um elektromagnetische Wellen. Wobei das Teilchenmodell auch gut zur Beschreibung geeignet ist. So steht es sinngemäss in meinem Physikbuch; diese Modellvorstellung wird aber nicht von jedem anerkannt ... ;-) Beitrag "Photon Realität oder Einbildung?"
Hi, Stefan,
> Mich interessiert die Ausbreitungscharakteristik der Röntgenstrahlung.
Alles nach Maxwell. Unabhängig von der Frequenz.
Ciao
Wolfgang Horn
Hallo Wolfgang. Wolfgang H. schrieb: >> Mich interessiert die Ausbreitungscharakteristik der Röntgenstrahlung. > > Alles nach Maxwell. Unabhängig von der Frequenz. Das gilt aber nur für im Vakuum. ;O) Weil Röntenstrahlungsquanten Energien erreichen können, wo sie ionisierend wirken können, können sie anders mit Materie wechselwirken als "normale" Radiowellen. Davon abgesehen ist alles gleich. Bis auf die Tatsache, dass die Wellenlängen so kurz werden, dass Du mechanisch keinen Dipol mehr dafür feilen kannst.....immerhin kann man mit Kristallgittern schon Interferenzmuster bei Röntgenstrahlung erzeugen und auf die Tour entweder die Strahlung oder den Kristall analysieren. Normale Materie ist schon "zu grob", um in diese Modell gut hineinzupassen. Röntgenstrahlung kann mit Ach und Krach sogar noch gespiegelt werden, wenn man sie in sehr flachem Winkel auf eine polierte Wolframoberfläche fallen lässt.....aber daraus aufgebaute Optiken sind schon etwas "strange". ;O) Ich weiss dass Du das weisst, und dass diese Antwort mehr liefert als der Frager wollte. Das Problem solcher Modelle sind aber die Grenzen, und gerade bei Neulingen sollte immer auf die Grenzen solcher Modelle hingewiesen werden, sonst enden die irgendwann wie Kurt. ;O) Wenn die Wellenlängen noch kürzer werden, landet man bei Gammastrahlung, und dort wird dann der Teilchencharakter der Strahlung immer domminierender..... https://de.wikipedia.org/wiki/Welle-Teilchen-Dualismus Daher halte ich es für sinnvoll, den Frager hier sanft darauf hinzuweisen, dass das Modell verfeinert werden muss, wenn man in diese "Extreme" betrachtet. Mit freundlichem Gruß: Bernd Wiebus alias dl1eic http://www.l02.de
Hallo Stefan. Stefan H. schrieb: > Wie breitet sich denn die Röntgenstrahlung aus? Ist die Ausbreitung > anders als bei geringeren Frequenzen? Siehe oben. > Gibt es eine anschauliche > Abstrahlcharakteristik? Du kriegst keine sinnvollen "Dipole" für Röntgenstrahlung aufgebaut. Also kannst Du auch keine Richtcharackteristik wie bei einem Dipol erwarten, weil Du keinen hast. Du hast "was" anderes..... Eine klassische Röntgenröhre, wo ein Strahl beschleunigter Elektronen auf ein Target trifft, ist eher wie eine Glühlampe. Es wird ein breites Spektrum an Wellenlängen abgestrahlt, ähnlich dem Glühspektrum einer Glühlampe. Diese Strahlung geht bei einer regulären Röntgenröhre von dem "winzigen" Targetpünktchen aus, so als würde das "leuchten". Existiert kein "winziger" Targetpunkt (Brennpunkt) weil die Röntgenstrahlung als Dreckeffekt irgendwo auftritt ("Störstrahler" nennt man soetwas), wo Elektronen mit sehr hoher Geschwindigkeit auf Hindernisse prallen, geht die Strahlung eben entsprechend irregulär von diesen Hindernissen aus. Was anderes sind wiederum die freien Elektronen Laser (Link gab es irgendwo oben). Dort entsteht die Röntgenstrahlung in der Flugbahn eines Elektronenstrahles durch dessen transversale Bewegung in elektromagnetischen Feldern. Diese Röntgenstrahlung breitet sich in erster Linie in axialer Richtung des Elektronenstrahles aus, und ist (relativ) eng gebündelt, wobei der Winkel, unter der sich der Röntgenlaserstrahl aufweitet, von vielen Faktoren direkt oder indirekt abhängig ist. Insbesondere von der Geschwindigkeit der Elektronen (indirekt Wellenlänge) und dem Stralquerschnitt. Mit freundlichem Gruß: Bernd Wiebus alias dl1eic http://www.l02.de
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Bernd W. schrieb: > Hallo Stefan. > > Stefan H. schrieb: > >> Wie breitet sich denn die Röntgenstrahlung aus? Ist die Ausbreitung >> anders als bei geringeren Frequenzen? > > Siehe oben. > >> Gibt es eine anschauliche >> Abstrahlcharakteristik? > > Du kriegst keine sinnvollen "Dipole" für Röntgenstrahlung aufgebaut. > Also kannst Du auch keine Richtcharackteristik wie bei einem Dipol > erwarten, weil Du keinen hast. Du hast "was" anderes..... > > Eine klassische Röntgenröhre, wo ein Strahl beschleunigter Elektronen > auf ein Target trifft, ist eher wie eine Glühlampe. > Es wird ein breites Spektrum an Wellenlängen abgestrahlt, ähnlich dem > Glühspektrum einer Glühlampe. > Diese Strahlung geht bei einer regulären Röntgenröhre von dem "winzigen" > Targetpünktchen aus, so als würde das "leuchten". > Existiert kein "winziger" Targetpunkt (Brennpunkt) weil die > Röntgenstrahlung als Dreckeffekt irgendwo auftritt ("Störstrahler" nennt > man soetwas), wo Elektronen mit sehr hoher Geschwindigkeit auf > Hindernisse prallen, geht die Strahlung eben entsprechend irregulär von > diesen Hindernissen aus. Vielen Dank, endlich so gute Antworten. Das beantwortet auch meine Frage, ob ich Röntgen- oder Gammastrahlung mit einer "Antenne" empfangen kann. Können Röntgenstrahlen nie durch Schwingungen von Elektronen erzeugt werden, wie beispielsweise Radiowellen durch die Schwingung der Elektronen in hochfrequentem Wechselstrom? "Davon abgesehen ist alles gleich. Bis auf die Tatsache, dass die Wellenlängen so kurz werden, dass Du mechanisch keinen Dipol mehr dafür feilen kannst....." Das habe ich noch nicht so verstanden mit der Wellenlänge. Die Länge eines solchen "Röntgen-Dipols" wäre doch egal, oder? Es kommt doch nur darauf an, dass die Elektronen so stark schwingen, um elektromagnetische Wellen im Frequenzbereich von Röntgenstrahlung abzustrahlen. Gruß
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Hallo Stefan. Stefan H. schrieb: > Können Röntgenstrahlen nie durch Schwingungen von Elektronen erzeugt > werden, wie beispielsweise Radiowellen durch die Schwingung der > Elektronen in hochfrequentem Wechselstrom? Doch. Siehe obiger Link zum freien Elektronen Laser. Dort wird ein Elektronenstrahl seitlich periodisch abgelenkt, also schwingen Elektronen hin und her. Hier nocheinmal der Link: https://de.wikipedia.org/wiki/Freie-Elektronen-Laser Ein klassischer Dipol ist das natürlich nicht mehr. ;O) > Das habe ich noch nicht so verstanden mit der Wellenlänge. Die Länge > eines solchen "Röntgen-Dipols" wäre doch egal, oder? Das ist ein durchaus linguistisches Problem. Unter einem "Herzschen Dipol" versteht man im allgemeinen eben eine Anordnung wie in den Lehrbüchern gemalt, die an zwei Enden entgegengesetzte elektrische Polarität von Wechselspannung aufweist. Und damit ist dann die Wellenlänge mit im Spiel. Aus gewöhnlicher Materie kann so etwas für Röntgenstrahlung nicht mehr gemacht werden. Daher versagt das Modell des Herzschen Dipols für Röntgenstrahlung. Und damit auch dessen Abstrahlcharakteristik. Die Kristallgitter an denen Du Röntgenstrahlung beugen kannst könnte man mit viel Toleranz als Gesamtheit noch als ein Array aus Dipolen durchgehen lassen, Aber ein Array aus Dipolen ist eben etwas anderes als ein Dipol. Aber wenn Du einfach eine Röntgenwelle auf dem Marsch durchs Vakuum betrachtest, kannst Du durchaus richtig eine klassische Wellenfunktion ansetzen. Und es ist dabei auch egal, wer auf welche Art und Weise die Welle gemacht hat. > Es kommt doch nur > darauf an, dass die Elektronen so stark schwingen, um elektromagnetische > Wellen im Frequenzbereich von Röntgenstrahlung abzustrahlen. Dann strahlst Du Röntgenstrahlung ab, aber nicht mit einem Dipol. ;O) Auch der Orbitalwechsel der Elektronen in angeregten Atomen, bei denen Röntgenstrahlung auftritt, ist zwar eine Bewegung von Elektronen aber kein Herzscher Dipol. Selbst wenn es einer wäre, wäre dessen Position und Lage im Raum nur mit einer Statistik anzugeben, entsprechendes würde dann auch für die Abstrahlcharakteristik gelten. Siehe: https://de.wikipedia.org/wiki/Heisenbergsche_Unsch%C3%A4rferelation Das Modell des Herzschen Dipols findet eben dort seine praktischen Grenzen. Auch wenn seine Mathematik und Theorie dort noch funktioniert. Mit freundlichem Gruß: Bernd Wiebus alias dl1eic http://www.l02.de
Hi, Stefan, > Das beantwortet auch meine Frage, ob ich > Röntgen- oder Gammastrahlung mit einer "Antenne" empfangen kann. Mikro-Antennen für optisch sichtbares Licht sind wohl so machbar, wie sie ernsthaft diskutiert wurden als Alternativen für Solarzellen. Dipole lassen sich wohl noch mit der Technik herstellen, mit der auch die Chips für ICs hergestellt werden. Für die Ausmaße, die zum Empfang von Röntgenstrahlung notwendig wären, reicht die Technik aber noch nicht. > Können Röntgenstrahlen nie durch Schwingungen von Elektronen erzeugt > werden Ich schließe das nicht aus. Für die Spitze halte ich das Gyrotron, das Elektronen auf hohe Geschwindigkeiten bringt und dann in ein starkes Magnetfeld schießt. Das zwingt sie auf eine Spiralbahn - damit strahlen die Elektronen in Vorwärtsrichtung Mikrowellen aus. https://de.wikipedia.org/wiki/Gyrotron Gyrotron sind die derzeit wohl besten Generatoren, wenn mehr als 100 GHz mit mehr als 100W erzeugt werden sollen. Ciao Wolfgang Horn
Vielen Dank an Euch beide für die kompetenten und ernsthaften Antworten! Gruß
Kurt Bindl schrieb am 10.1.: > Im Atom bewegen sich keine Elektronen, alle haben feste Plätze. Stefan Hackbusch schrieb darauf: > Elektronen strahlen also auch elektromagnetische Wellen ab, wenn sie > sich auf einer Kreisbahn bewegen. --- Bohr postulierte bei seinem Atommodell, dass sich die Elektronen nur auf bestimmten Kreisbahnen "strahlungsfrei" um den Atomkern bewegen könnten. Sommerfeld erweiterte dieses Modell auf elliptische Bahnen; erst daraufhin konnte man u.a. die Hyperfeinstruktur bei Atomspektren modellmässig erklären, wobei man die relativistische Massenzunahme der auf elliptischen Bahnen unterschiedlich schnell bewegten Elektronen berücksichtigen muss. Und diese relativistische Massenzunahme ist weiterhin gut zu gebrauchen, wenn es um die Erklärung bestimmter Eigenschaften schwerer Elemente geht: Bei denen kommen die inneren Elekronen der Lichtgeschwindigkeit schon ganz schön nahe. So betrachtet, sitzen die Elektronen also doch nicht so fest auf ihren Plätzen, wie es Thomson mit seinem "Rosinenkuchen" annahm ...
> Bohr postulierte bei seinem Atommodell, dass sich die Elektronen nur auf > bestimmten Kreisbahnen "strahlungsfrei" um den Atomkern bewegen könnten. > Sommerfeld erweiterte dieses Modell auf elliptische Bahnen; erst > daraufhin konnte man u.a. die Hyperfeinstruktur bei Atomspektren > modellmässig erklären, wobei man die relativistische Massenzunahme der > auf elliptischen Bahnen unterschiedlich schnell bewegten Elektronen > berücksichtigen muss. > Und diese relativistische Massenzunahme ist weiterhin gut zu gebrauchen, > wenn es um die Erklärung bestimmter Eigenschaften schwerer Elemente > geht: Bei denen kommen die inneren Elekronen der Lichtgeschwindigkeit > schon ganz schön nahe. > So betrachtet, sitzen die Elektronen also doch nicht so fest auf ihren > Plätzen, wie es Thomson mit seinem "Rosinenkuchen" annahm ... Strahlt also jeder Körper, verursacht durch die Elektronen, die sich auf den Schalen bewegen? Oder ist diese elektromagnetische Strahlung zu gering? Was trägt der Spin dazu bei? Gruß
Tja, Elektrofan, > Bohr postulierte bei seinem Atommodell, dass sich die Elektronen nur auf > bestimmten Kreisbahnen "strahlungsfrei" um den Atomkern bewegen könnten. > Sommerfeld erweiterte dieses Modell auf elliptische Bahnen ... Die Worte höre ich wohl, meine Arbeit beruht auf ihnen. Aber noch immer suche ich eine nachvollziehbare und glaubhafte Antwort auf meine Frage: "Wie funktioniert, das, was Bohr nur postulieren konnte und Sommerfeld nur auf elliptische Bahnen erweitern? Wie kommt es, dass ein Elektron in diesen Bahnen um z.B. seinen Wasserstoffkern keine Energie verliert?" Nachprüfbare Erklärungen über das Wie sind glaubhafter als Postulate, die nur das Phänomen beschreiben. Ciao Wolfgang Horn
Hallo Bernd, vielen Danke noch mal wegen dem Link zu FELs. Das hat mich jetzt enorm weitergebracht :-) Gruß
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"Wie funktioniert, das, was Bohr nur postulieren konnte und Sommerfeld nur auf elliptische Bahnen erweitern? ..." Es handelt sich immer "nur" um Modelle, die einen Ausschnitt aus der gesamten Wirklichkeit beschreiben. U.a. Physiker benutzen solche Modelle, um arbeiten zu können, d.h man muss mit ihnen bekannte Phänomene erklären und berechnen, und möglichst auch noch neue Erkenntnisse auffinden können. Beispiel: Energiegewinnung aus Atomkernfission bzw. -fusion: Masse wird in Energie umgewandelt, die dann tatsächlich genutzt bzw. missbraucht wird. Wieviel Energie dabei heraus kommt, konnten Hahn u.a. sich aus dem entsprechenden Kernmodell errechnen, leider (?) hat das Modell ganz gut funktioniert ... WAS "Elektronen" wirklich SIND, wie sie wirklich funktionieren, oder was "Licht" wirklich IST, bleibt für uns wohl unerklärlich.
Hi, Elektrofan, > WAS "Elektronen" wirklich SIND, wie sie wirklich funktionieren, oder was > "Licht" wirklich IST, bleibt für uns wohl unerklärlich. Genau diesen Glaubenssatz "für uns unerklärlich" akzeptiere ich nicht. Mit den Postulaten arbeite ich, also keine Zweifel an ihrer Richtigkeit. Aber diesen Glaubenssatz halte ich als Ansporn, die Erklärung doch noch zu finden. Möglicherweise braucht es dazu ein größeres Genie als Albert Einstein. Vielleicht auch nur eine Art "Neutrino-Mikroskop", das Einblicke in noch feinere Strukturen der Materie erlaubt. Keine Ahnung, aber wer seine Suche aufgibt, der findet nie, was er gesucht hat. Ciao Wolfgang Horn
Hallo, wie funktioniert die Nachrichtenübertragung, wenn man den sichtbaren Bereich des Elektromagnetischen Spektrums benutzt? Wie funktioniert die optische Modulation? Oder werden nur Lichtimpulse über die Glasfaser geschickt? Gruß
Hallo Stefan. Stefan H. schrieb: > wie funktioniert die Nachrichtenübertragung, wenn man den sichtbaren > Bereich des Elektromagnetischen Spektrums benutzt? Wie funktioniert die > optische Modulation? Oder werden nur Lichtimpulse über die Glasfaser > geschickt? Bei optischer Nachrichtenübermittlung werden/wurden irgendwie alle Verfahren verwendet, die man sich vorstellen kann. Das fängt an mit sehr einfachen Gerätschaften https://de.wikipedia.org/wiki/Optische_Telegrafie , dem Flaggenalphabet: https://de.wikipedia.org/wiki/Flaggenalphabet und Winkalphabet https://de.wikipedia.org/wiki/Winkeralphabet Das was Du vermutlich meinst, fängt mit Morsescheinwerfern auf Schiffen an https://de.wikipedia.org/wiki/Signallampe , die natürlich (indirekt) ein und ausgeschaltet werden, also eine grobe Amplitudenmodulation. Etwas ausgearbeitetere Verfahren verwenden Hilfsträger, die Frequenzmoduliert werden. D.h. das Licht wird mit der Frequenz des Hilfsträgers geschaltet (Amplitudenmoduliert) und dieser Hilfsträger ist dann mit dem Nutzsignal Frequenzmoduliert. siehe: http://www.lichtsprechen.de/ Das ganze bleibt natürlich nicht bei Morsetelegraphie oder Sprechfunk, sondern geht über zum Datenfunk: https://de.wikipedia.org/wiki/Optischer_Richtfunk Den Satz im Artikel: "Der englische Begriff Free-Space Optics ist wegen des fehlenden Bezugs zur Funktechnik innerhalb eines entsprechenden Kontextes treffender." halte ich aber für nicht zutreffend. ;O) Jedenfalls werden dort alle Verfahren von roher Manchester Modulation ( https://de.wikipedia.org/wiki/Manchester-Code ) bis zu verschiedenen Verfahren mit Hilfsträgern verwendet, je nach Intention. Verfahren mit Hilfsträgern kann man sich grob so vorstellen, als würden Radiosignale in den optischen Bereich hochgemischt. Alle Verfahren können theoretisch und praktisch auch auf Glasfasern verwendet werden. Siehe: https://de.wikipedia.org/wiki/Optische_Kommunikation Noch ein Paar Links zum sich Einlesen: http://www.modulatedlight.org/ und http://www.hhcuno.de/afu/link9ajz.htm Mit freundlichem Gruß: Bernd Wiebus alias dl1eic http://www.l02.de
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> Aber diesen Glaubenssatz halte ich als Ansporn, die Erklärung doch noch > zu finden. Möglicherweise braucht es dazu ein größeres Genie als Albert > Einstein. Gut. Fragen wir also Kurt ... ;-)
Stefan H. schrieb: > Können Röntgenstrahlen nie durch Schwingungen von Elektronen erzeugt > werden, wie beispielsweise Radiowellen durch die Schwingung der > Elektronen in hochfrequentem Wechselstrom? Prinzipiell kann Röntgenstrahlung auch so erzeugt werden. Allerdings ist es im Freie Elekronen Laser (FEL) nicht notwendig, dass die Elektronen hin und her "schwingen". Wesentlich für die Erzeugung der Strahlung im FEL ist die Beschleunigung der Elekronen senkrecht zur Strahlrichtung. Dies genügt zur Erzeugung der Strahlung ähnlich der von Synchrotronstrahlung wo die Elektronen auchnicht schwingen. Die Strahlung im FEL ist (wie im Synchrotron auch) fast ausschließlich in Strahlrichtung, siehe https://en.wikipedia.org/wiki/Relativistic_beaming Die periodische Struktur eines FEL dient der Strahlverstärkung sowie zur Erzeugung von kohärenter Strahlung per Interferenz in Strahlrichtung. Wolfgang H. schrieb: > Aber noch immer suche ich eine nachvollziehbare und glaubhafte Antwort > auf meine Frage: "Wie funktioniert, das, was Bohr nur postulieren konnte > und Sommerfeld nur auf elliptische Bahnen erweitern? Relevant ist zunächst mal dass es funktioniert, d.h. Atome stabil sind und die Elektronen nicht in die Kerne stürzen. Dass Atome stabil sind ist evident (sofern man akzeptiert, dass Atome existieren). > Wie kommt es, dass ein Elektron in diesen Bahnen um z.B. seinen > Wasserstoffkern keine Energie verliert?" Diese Denke setzt ja eine bestimmte Metaphysik voraus, nämlich eine klassische: Die der Bahn eines Teilches oder Objekts. Dass Bahn zur klassischen Metaphysik gehört ist nicht weiter verwunderlich, der Ort eines Objekts ist neben seinem (Dreh)Impuls die Hauptbeschreibungsgröße, ist anschaulich und messbar. Je länger ich drüber nachdenke, desto mehr verwundert es mich, wie sehr Leute an Konzepten kleben, die experimentell nicht verifizierbar sind — beispielsweise die "Bahn" eines Elektrons in einem Atom: Um den Ort eines Elektrons in einem Atom zu bestimmen braucht es kurzwellige Strahlung im Röntgenbereich. Die Messung des Ortes verleiht dem Elektron so viel Energie, dass es aus dem Atom gekickt wird. Von der postulierten Bahn kann also immer nur genau 1 Punkt gemessen werden. Keine gute Voraussetzung für das Konzept "Bahn eines Elektrons im Atom". Es gibt jedoch viele Größen, die messbar sind: Spektren, spezifische Dichte, Schallgeschwindigkeit, spezifische Wärme, Kristallstruktur, chemische Eigenschaften, Ionisationsenergien, Kompressibilität, Leitfähigkeit, Phasenübergänge, Druck, Volumen, Temperatur. D.h. auch makroskopische Größen erlauben Rückschlüsse auf die Konstituenten falls man genug von dem Zeug und eine Theorie hat. > Nachprüfbare Erklärungen über das Wie Was meinst du genau? "Nachprüfbar" übersetze ich mal als "Experiment", "Erklärungen" als "theoretische Beschreibung" und das "Wie" als "Methaphysik". > sind glaubhafter als Postulate, die nur das Phänomen beschreiben. "Postulate" sind "Bausteine der theoretischen Beschreibung", "Phänomen" ist "Ergebnis von Experimenten" und "Phänomen beschreiben" würd ich abermals als "theoretische Beschreibung" verstehen.
Hallo zusammen, noch eine Frage: Wenn ich eine Art Monopol nehme, beispielsweise ein Stück Kuperdraht als Antenne und halte diesen vor eine Glühbirne, werden die Elektronen im Kupfer in Schwingungen versetzt? Kann ich so das Glühlicht empfangen? Wie verhält es sich, wenn ich einen Laser als "Sender" verwende? Gruß
Wo gibt es detaillierte Information über die Ausbreitungseigenschaften von elektromagnetischen Wellen im sichtbaren Bereich (Licht) und Radiowelle in Materie und allgemein? Das Licht einer Glühbirne oder auch monochromatisches Licht (Laser) durchdringt beispielsweise die menschliche Hand nicht, Radiowellen schon, oder? Hängt das mit der Frequenz zusammen? Gruß
Hallo, in der Optoelektronik erzeugt man Photonen, also elektromagnetische Wellen im sichtbaren Bereich (Licht) durch Elektronen, die im Halbleiter die Bandlücke überwinden. Meine Frage: Kann man die entstehende Lichtstrahlung auch durch die Beschleunigung der Elektronen deuten? Ich meine, durch die Überwindung der Bandlücke erfahren die Elektronen eine Beschleunigung und beschleunigte Ladungen strahlen. Gruß
Stefan H. schrieb: > in der Optoelektronik erzeugt man Photonen, also elektromagnetische > Wellen im sichtbaren Bereich (Licht) durch Elektronen, die im Halbleiter > die Bandlücke überwinden. > Meine Frage: Kann man die entstehende Lichtstrahlung auch durch die > Beschleunigung der Elektronen deuten? Rein intuitiv würd ich sagen nein. Die so erzeugte Strahlungsenerie ist 1) viel zu schwach 2) viel zu breitbandig 3) bei viel zu großen Wellenlängen 4) Spektrum würde sich merklich mit der Spannung ändern Ich lass mich da aber gerne eines besseren belehren. Du kannst ja mal Überschlagsrechnungen machen, basierend auf Feldstärke bzw. postulierter Beschleunigung, mittlerer freier Weglänge und Larmor-Formel. > Ich meine, durch die Überwindung der Bandlücke erfahren die > Elektronen eine Beschleunigung und beschleunigte Ladungen strahlen. Mir ist nicht klar warum dies zu einer Beschleunigung führen soll. Unterschiedliche Enetrgie bedeutet nicht unbedingt unterschiedliche Geschwindigkeit. Die Lichterzeugung stellt man sich vor als Rekombination von Elektron-Loch-Paaren. Die materialabhängige Energiedifferenz wird entsprechend E=hf abgestrahlt. Stefan H. schrieb: > noch eine Frage: Wenn ich eine Art Monopol nehme, beispielsweise ein > Stück Kuperdraht als Antenne und halte diesen vor eine Glühbirne, werden > die Elektronen im Kupfer in Schwingungen versetzt? Kann ich so das > Glühlicht empfangen? Ja, die Ladungen schwingen und geben das Licht auch gleich wieder ab, d.h. reflektieren das Licht. Falls du mit "Monopol" eine Monopolantenne meinst: Diese sind abgestimmt auf die zu sendende bzw. zu empfangende Wellenlänge, d.h. ihre Länge ist so ausgelegt, dass sich eine stehende Welle (Resonanz) ergibt. Weil die Signalgeschwindigkeit im Leiter gleich der Geschwindigkeit in Luft ist (beide Lichtgeschwindigkeit) ist die Dipolantenne in Resonanz bei lambda/2 und eine Monopol bei lambda/4.
> Ja, die Ladungen schwingen und geben das Licht auch gleich wieder ab, > d.h. reflektieren das Licht. Das ist ja interessant! Beruht auf diesem Prinzip die Sichtbarkeit für das menschliche Auge? Tritt dieser Effekt auch bei Isolatoren wie Porzellan auf? Hätte dazu gerne mehr Information. Gruß
Stefan H. schrieb: >> Ja, die Ladungen schwingen und geben das Licht auch gleich wieder ab, >> d.h. reflektieren das Licht. > > Das ist ja interessant! Beruht auf diesem Prinzip die Sichtbarkeit für > das menschliche Auge? Tritt dieser Effekt auch bei Isolatoren wie > Porzellan auf? > Hätte dazu gerne mehr Information. > Also ich sehe das ganz anders, denk an die Lichtfarbe die bei einer LED erzeugt wird. Kurt
Stefan H. schrieb: >> Ja, die Ladungen schwingen und geben das Licht auch gleich wieder ab, >> d.h. reflektieren das Licht. > > Das ist ja interessant! Beruht auf diesem Prinzip die Sichtbarkeit für > das menschliche Auge? Das menschliche Auge ist kein Stück Kupferdraht.
> Das menschliche Auge ist kein Stück Kupferdraht.
Nein, so war das nicht gemeint. Durch die genannte Reflexion kann das
Auge den reflektierten Teil der elektromagnetischen Welle einfangen.
Stimmt das mit der Reflexion? Meiner Meinung nach wäre der optische
Photoeffekt ein Beispiel für eine Antenne und den Empfang von Licht. Nur
die Energie des Lichtes ist so hoch, dass die Elektronen herausgelöst
werden.
Gruß
Hallo, wieso können Mikrowellen bzw. Radiowellen von Handys und Radios Gebäude durchdringen? Licht aber als elektromagnetische Welle im sichbaren Bereich kann das nicht, nur eben Glas. Welche Effekte sind bei den genannten Frequenzen dafür verantwortlich? Gruß
Stefan H. schrieb: > Hallo, > > wieso können Mikrowellen bzw. Radiowellen von Handys und Radios Gebäude > durchdringen? Licht aber als elektromagnetische Welle im sichbaren > Bereich kann das nicht, nur eben Glas. Welche Effekte sind bei den > genannten Frequenzen dafür verantwortlich? > Entweder ist es Reflektion oder Signalvernichtung durch Absorption. Reflektion bei Radiowellen hast du wenn die Gitterstäbe usw. ausreichend eng sind, Absorption hast du wenn sich in der Wand "Antennengebilde" befinden. Bei Licht sind die dazu notwendigen Resonanzkörper viel viel kleiner darum geht nichts durch, es wird in der Wand durch deren Anregung der sich darin befindlichen Resonanzkörper zu Wärme. Bei Glas sind keine Resonanzkörper vorhanden die in dem Bereich um den es geht angeregt werden könnten. Kurt
Vielen Dank, es geht also immer um Resonanz. Eine menschliche Hand kann also von Licht nicht durchdrungen werden, da sie auf Licht sozusagen abgestimmt ist. Breitet sich Licht genauso aus wie Radiowellen? Gruß
Stefan H. schrieb: > es geht also immer um Resonanz. Lass dich von unserem Einstein nicht verunsichern. Bei Kurt funktioniert noch nicht mal Klopapier ohne Resonanz.
Stefan H. schrieb: > Vielen Dank, > > es geht also immer um Resonanz. Nicht immer, sobald du was Schmalbandiges hat, wie z.B. das Licht einer LED oder Laser oder das verhalten der Zäpfchen und Stäbchen in deinen Augen oder umstände wie den "äusseren Photoeffekt" ist resonantes Verhalten von Materie beteilig/aktiv. >Eine menschliche Hand kann also von > Licht nicht durchdrungen werden, da sie auf Licht sozusagen abgestimmt > ist. Ja, es verbrät es, ersichtlich an der Wärme die du spürst wenn die Sonne draufscheint, würde die Materie der Hand nicht auf das Licht reagieren wärst du durchsichtig. > Breitet sich Licht genauso aus wie Radiowellen? > Im Prinzip ja, denn es ist ja irgendwie das Gleiche. Kurt
Johann L. schrieb: > Stefan H. schrieb: >> es geht also immer um Resonanz. > > Lass dich von unserem Einstein nicht verunsichern. Bei Kurt > funktioniert noch nicht mal Klopapier ohne Resonanz. Es kommt darauf an was du meinst, seine Benutzung oder die Feststellung aus welchen Molekülen es zusammengesetzt ist. Kurt
Stefan H. schrieb: > es geht also immer um Resonanz. Nein, Resonanz ist eher die Ausnahme. Unter Resonanz versteht man die Anregung eines Systems bei einer seiner Resonanz- bzw. Eigenfrequenzen. Der weitaus üblichere Fall ist dass ein System nicht (nahe) bei einer Resonanzfrequenz angeregt wird und eben dort erzwungene Schwingungen ausführt. > Breitet sich Licht genauso aus wie Radiowellen? Die Suchbrgriffe sind Reflexion, Streuung, Brechung und Dämpfung bzw. Extinktion und Polarisation. Diese Effekte sind frequenz- und materialabhängig, und sie können bei anisotropen Medien sogar von der Ausbreitungsrichtung oder vom Polarisationszustand abhängen. Beispiele für letzteres ist Doppelbrechung. Damit hast du genug Suchbrgriffe, z.B. für Wikipedia. Dort bekommst du wesentlich fundiertere Informationen als es hier jetzt der Fall sein wird. Nachdem Kurt einen Thread beehrt hat ist er tot, bzw. dreht sich nur noch in einer Endlossschleife um seine kruden Glaubenssätze und darum, seinen Unsinn nicht unwidersprochen stehen zu lassen. Das 0.1% richtige aus seinen Aussagen zu filtern lohnt der Mühe nicht. Man mag mir vorwerfen voreingenommen zu sein, und das stimmt auch. Ich hab einfach zu viel vom Kurt gelesen. Und so traurig es auch ist, werde ich durch seinen neuesten Thread abermals bestätigt... Beitrag "Beschleunigung von Ladungen, Gedankenexperiment"
Hallo Stefan. Stefan H. schrieb: > Meine Frage: Kann man die entstehende Lichtstrahlung auch durch die > Beschleunigung der Elektronen deuten? Ich meine, durch die Überwindung > der Bandlücke erfahren die Elektronen eine Beschleunigung und > beschleunigte Ladungen strahlen. Jain. Die Elektronen sind auf Orbitalen. Ich kann aber nicht sagen, wo auf dem Orbital. Die Orbitale sind Bereiche hoher Wahrscheinlichkeit, an denen sich das Elektron aufhält, aber es ist eben nur eine Wahrscheinlichkeit, und genaugenommen muss das Elektron auch nicht auf dem Orbital sein, sondern kann auch ganz woanders sein, nur die Wahrscheinlichkeit dafür ist extrem klein. Darum kann ich auch keine Gleichung Aufstellen, wo sich das Elektron an einem Punkt auf der einen Schale befindet und sich von da weg zu einem Punkt einer anderen Schale bewegt. Ich weiss zu wenig über das Elektron. Das einzige, was ich weiss, sind die Energieniveaus der beiden Orbitale, und diese Differenz wird entweder absorbiert, wenn beim Orbitalwechsel auf ein höheres Orbital Energie benötigt wird, oder wird umgekehrt abgestrahlt, wenn beim Wechsel auf ein niedrigeres Orbital Energie übrig ist. Das ich also weiss, welche Energie das Elektron hat, aber nicht genau sagen kann, wo es sich befindet, steht auch im Einklang mit der Unschärferelation. Siehe: https://de.wikipedia.org/wiki/Heisenbergsche_Unsch%C3%A4rferelation Die Betrachtung der Abstrahlung als Strahlung eines beschleunigten Elektrons ist von daher nicht mehr wirklich sinnvoll, und auch nicht nötig, weil das Ergebnis sich aus der Energiedifferenz der Orbitale und dem Plankschen Wirkungsquantum berechnen lässt. Begriffe wie Ort und Geschwindigkeit und die Ableitungen davon werden halt im Mikrokosmos von Elektronen und Nukleonen etwas fremd. Stefan H. schrieb: > wieso können Mikrowellen bzw. Radiowellen von Handys und Radios Gebäude > durchdringen? Licht aber als elektromagnetische Welle im sichbaren > Bereich kann das nicht, nur eben Glas. Welche Effekte sind bei den > genannten Frequenzen dafür verantwortlich? Du kennst den Effekt der Brechung, wenn Licht schräg durch Glas fällt? Irgendwann dritt dabei auch Reflexion auf, dass heisst, ein Anteil des Lichtes durchdringt die Grenzfläche, ein Teil wird reflektiert. Berechnet wird das über den Winkel des Lichtstrales zur Oberfläche und dem Verhältnis der Dielektrizitätskonstanten. Es tritt dabei ein Reflexionskoeffizient und ein Transmissionskoeffizient auf, jeweils für das Licht, was reflektiert wird, und für das Licht, was die Grenzfläche Überwindet und in die Oberfläche eindringt. Sind beide Dielektrizitätskonstanten gleich, ist die Oberfläche "obtisch" nicht vorhanden, also unsichtbar. Je größer der Unterschied, umso "sichtbarer" wird die Oberfläche. Von dieser Betrachtung unabhängig ist die Dämpfung, die das Licht beim Durchgang durch die Objekte erfährt. Die kommt noch mal obenauf. Trozdem ist sie auch für das "Sehen" eines Objektes wichtig, denn ohne diese Dämpfung würde das Licht in Objekte mit hoher Dielektrizitätskonstante eindringen, beim Austritt umherreflektiert und auch irgendwann wieder ausgesendet....ein Diamant wäre ein kleines Beispiel dafür. Diese Dielektrizitätskonstanten sind aber oft frequenzabhängig. d.h. es gibt halt Stoffe, die bei irgendeiner Wellenlänge eine ähnliche Dielektrizitätskonstante haben wie ihre Umgebung, und dann gut getarnt sind. Beispiel: Schlieren durch Dichteunterschiede in der Luft. Im Sommer siest Du die Luft über heissen Fahrbahnbelägen flimmern, das sind halt Turbulenzen, wo sich die heisse Luft mit kühlerer Luft mischt. Diese haben (leicht) unterschiedliche Dichten und davon abhängig leicht unterschiedliche Dielektrizitätskonstanten. Und das bemerkst Du halt gerade so eben noch. Auch die Totalreflexion kannst Du dort sehen, wenn Du in sehr flachem Winkel über die heisse Fahrbahn schausst. Es spiegelt sich dort der Himmel, was dann wie eine Wasseroberfläche aussieht. Wasseroberflächen sind sowieso ein Paradebeispiel dafür. Die Sache mit den Dielektrizitätskonstanten und dem Reflexions- und Transmissionskoeffizienten tritt auch auf Leitungen an Stellen mit Wechsel des Wellenwiderstandes auf. Da der Wellenwiderstand einer Leitung von deren Geometrie und dem Kapazitätsbelag abhängt, ist bei einer Leitung mit sonst gleichem Aufbau, aber anderer Dielektrizitätskonstante des Isolators der Reflexions- und Transmissionskoeffizient an der Stossstelle ebenfalls nur vom Verhältnis der Dielektrizitätskonstanten abhängig. > wieso können Mikrowellen bzw. Radiowellen von Handys und Radios Gebäude > durchdringen? Praktisch müssen sie das in vielen fällen auch nicht. Gebäude haben Türen und Fenster und andere Öffnungen, und diese haben scharfe Kanten in Größenordnungen der Wellenlängen, so dass Beugug um die Ecken herum auftritt. Und so kommen Radiowellen auch ein bisschen in Gebäude, deren Wände sie schlecht durchdringen können. Die Feldstärken sind geringer und schlimmer, Du hast Probleme durch den zeitversetzten Empfang des gleichen Signals, weil es auf unterschiedlichen Wegen, die auch noch unterschiedlich lang sein können, zu Dir gekommen ist, und sich darum ein Interferenzmuster bildet. Wenn Du die Antenne verschiebst, und sich das Signal in Wellenlängehalbe Größenordnung periodisch ändert, kannst Du sicher auf ein solches Muster wetten. ;O) Verkopplungen mit metallischen Strukturen (Leitungen, Konstruktionsteile des Gebäudes und Inventar) kommen hinzu. Mit freundlichem Gruß: Bernd Wiebus alias dl1eic http://www.l02.de
Hallo Kurt. Kurt B. schrieb im Beitrag #4438503: > > Schau dir den Titel an und dann was die Gespräche ergeben haben, vom > Photönchen keine Spur, nur ein Irgendwas ohne irgendwelche Realität. Du kannst halt nur Beobachtungen machen und daraus Schlüsse ziehen. Wenn sich die Schlüsse am besten mit Wahrscheinlichkeit und Statistik erklären, hast Du halt "ein Irgendwas ohne irgendwelche Realität". Falls Du religiös bist, beschwer Dich darüber bei Gott. ;O) > (entweder ist das alles eh klar und sie wollen es nicht sehen, oder sie > haben Angst es selber erkennen zu müssen was man ihnen da vorgesagt hat) Du vergisst, dass in der Physik die reinen Teilchenmodelle und die reinen Wellenmodelle sowie die Idee eines "Lichtäthers" viel älter als andere Modelle sind. Mit zunehmender Verfeinerung der Betrachtung wurden sie nur immer unzulänglicher. Deine Betrachtungen sind von daher nicht neu, und für viele Probleme langen Deine Modelle ja auch. Um ein Fussballfeld anzulegen und zu planieren kann ich getrost auch von einer scheibenartigen, flachen Erde ausgehen. ;O) Mit freundlichem Gruß: Bernd Wiebus alias dl1eic http://www.l02.de
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Ich glaube, dies bezieht sich ausschließlich auf die Vorhersagbarkeit. Die ist unmöglich, aber trotzdem existiert ein fester Ort. Gruß
Hallo Stefan. Stefan H. schrieb: > Die ist unmöglich, aber trotzdem existiert ein fester Ort. Das nun eher nicht. Zwischen Elektron und dem Atomkern existiert eine deutliche elektrostatische Anziehung. Ein ruhendes Elektron würde vom Kern angezogen und in diesen hineinfallen. Das passiert aber nicht, weil das Elektron sich unablässig bewegt. Würde der Mond auf seiner Umlaufbahn gestoppt, würde er durch gegenseitige Grafitationin Richtung Erde beschleunigt und mit ihr kollidieren. Das passiert aber nicht, weil er sich auf einer gekrümmten Bahn so um die Erde bewegt, das die Zentrifugalkraft die Kraft durch Gravitation gerade kompensiert. Mit freundlichem Gruß: Bernd Wiebus alias dl1eic http://www.l02.de
Da Kurts Geschwirbel gelöscht wurde, kann meine Antwort darauf dann wohl auch weg...
@Johann: Tut mir Leid wegen Deiner Mühe - wenn Du weiter mit Kurt diskutieren möchtest, dann bitte in seinen Threads.
Chris D. schrieb: > @Johann: > > Tut mir Leid wegen Deiner Mühe - wenn Du weiter mit Kurt diskutieren > möchtest, dann bitte in seinen Threads. Mir ist es auch lieber, jemand zu antworten, der ernsthaft am Thema interessiert ist, anstatt ständig Aufwand zu verschwenden, Kurts krude Thesen nicht unkommentiert auf die Menschheit loszulassen. Den Unsinn konsequent zu entsorgen find ich gut. Immerhin scheint es hier auch Leute zu geben, die wirklich was lernen und verstehen wollen und sich für die Materie interessieren. Und mit Kurts Gefasel ist es da mehr oder weniger unmöglich, eine gescheite Diskussion aufrecht zu erhalten.
Stefan H. schrieb: > Die ist unmöglich, aber trotzdem existiert ein fester Ort. Was bringt dir die Vorstellung des Orts eines Elektrons im Atom, ausser ein klassisch-Anschauliches Bild des Elektrons aufrecht zu erhalten? Dass mit dieser Anschauung nix anzufangen ist, ist hinlänglich bekannt: Nimm ein Helium-Atom im Grundzustand: o Die Aufenthaltswahrscheinlichkeit (genauer: Wahrscheinlichkeitsdichte) der Elektronen ist kugelsymmetrisch um den Kern, und für die beiden Elektronen identisch. Klassisch würde man ein Maximum der Dichte in einem bestimmten Abstand zum Kern erwarten, nicht eine Dichte, die vom Kern nach außen immer weiter abfällt. o Eine kugelsymmetrische W-Dichte passt nicht zum Umlaufen um den Kern. Im Grundzustand hat keines der Elektronen einen Bahndrehimpuls; auch das ist mit der Vorstellung "Bahn" nicht vereinbar. Im Endeffekt wirst du mit fast jeder Folgerung aus diesem klassischen Bild Schiffbruch erleiden, d.h. die Eigenschaften decken sich nicht mit den Beobachtungen. Interessanterweise ist die These dem Experiment zugänglich. Zwar nicht für den Ort eines Elektrons im Atom, sondern für den Spin zweier Elektronen. Dieser Spin ist in gewissem Sinne das einfachste, quantenmechanische System überhaupt: für 1 Elektron gibt es immer nur 2 mögliche Zustände. Für zwei Elektronen ist es möglich, diese in einem sogenannten verschränkten Zustand zu erzeugen, d.h. es ist der Gesamtspin bekannt, nicht aber der Spin der Einzelteile. Wird an einem e Spin +1 gemessen, dann wird am anderen e immer ein Spin von -1 gemessen (Spin wird üblicherweise in Vielfachen von h/2π angegeben, ich nehm hier h/4π damit er +1 oder -1 ist). Voraussetzung ist, dass die Messung in der gleichen Richtung erfolgt. Wird in entgegengesetzter Richtung gemessen, sind die beiden Spins immer gleich. Genauer: Ist der Winkel zwischen den Messrichtungen phi, dann ist die Wahrscheinlichkeit, dass beide Elektronen unterschiedlichen Spin haben, cos²(phi/2) (und folglich sin²(phi/2) für gleichen Spin). Für ein einzelnes e ist die Wahrscheinlichkeit, in irgendeine Richtung Spin 1 zu haben immer genau 1/2. "Nix besonderes" wird man sagen, die Spins werden einfach bei der Erzeugung des Paares zufällig festgelegt und beim Messen lediglich ausgelesen. Wenn die Teilchen räumlich getrennt werden (und darauf geachtet wird, dass die Verschränkung nicht durch die Umgebung zerstört wird), und dann Spin A als +1 gemessen wird, dann ist es keine Zauberei, wenn Spin B zu -1 gemessen wird. Dies "nix besondere" entspricht der Annahme versteckter Variablen, d.h. der Annahme, die Quantenmechanik sei unvollständig, und durch zusätzliche Parameter wäre das Versuchsergebnis einfach zu erklären: Beim Erzeugen werden diese versteckten Parameter eben so gesetzt, dass die Summe der Spins immer 0 ist. Interessanterweise ist diese Hypothese dem Experiment zugänglich, und solche Experimente werden tatsächlich durchgeführt. Technich ist das ziemlich anspruchsvoll, aber 3x darfst du raten was dabei bisher immer rausgekommen ist: Die Experimente entscheiden für die Quantentheorie. Die Bell'sche Ungleichung, welche unter der Annahme verborgener Variablen erfüllt sein müsste, wird in den Experimenten verletzt. https://en.wikipedia.org/wiki/Bell's_theorem#Practical_experiments_testing_Bell.27s_theorem
Stefan H. schrieb: > es geht also immer um Resonanz. Hmm, dabei muss dir klar sein, dass ein Festkörper kein einzelnes Atom ist. Festkörper haben normalerweise sogenannte Bandstrukturen, die sozusagen dadurch entstehen, dass extrem viele sehr sehr dicht beieinander liegende Energieniveaus existieren. Es sind so viele, dass es für keine Anwendung sinnvoll ist diese Niveaus getrennt zu betrachten, sodass man sie als Band beschreibt. Innerhalb eines solchen Energiebandes oder von einem Band zum nächsten sind Übergänge mit beliebigen Energien möglich. Hier spricht man dann nicht mehr von "Resonanz", auch wenn der zugrundeliegende Prozess rein formal betrachtet immer noch derselbe ist.
Hallo, ist der Verlauf von elektromagnetischen Wellen wirklich wie Wasserwellen? Was sagt uns die Lösung der Wellengleichung? Könnten wir eine Radiowelle nach dem Prinzip von Eisenpfeilspänen sichtbar machen, wie sähe das aus? Gruß
Naja, es gibt schon Unterschiede zwischen den beiden. Wellen auf einer Wasseroberfläche breiten sich ja nur in 2 Dimensionen aus, elektromagnetische Wellen in 3... außerdem haben Wasserwellen keine Polarisation.
Ein Urankern, der elektromagnetische Wellen im Frequenzbereich von Gammastrahlung aussendet, wie kann das über solch riesige Halbertszeiten wie einigen 100000 Jahren aufrechterhalten werden? Ich meine, wie kann da soviel Energie drinstecken. Die gleiche Frage auch zu Teilchenstrahlung. Wie werden die Elektronen nachgeliefert, wenn man wirklich nur einen kleinen Beta-Strahler hat? Kann ich durch den äußeren Foto-Effekt theoretisch alle Elektronen aus dem Metall herausholen? Gruß
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Stefan H. schrieb: > Ein Urankern, der elektromagnetische Wellen im Frequenzbereich von > Gammastrahlung aussendet, wie kann das über solch riesige Halbertszeiten > wie einigen 100000 Jahren aufrechterhalten werden? Ich meine, wie kann > da soviel Energie drinstecken. Naja, ist halt ein Tunnelprozess mit sehr geringer Wahrscheinlichkeit. Ein Bergsee kann ja auch über lange Zeit das Wasser halten obwohl es im Tal eine geringere Energie hätte. Oder so. > Die gleiche Frage auch zu Teilchenstrahlung. Wie werden die Elektronen > nachgeliefert, wenn man wirklich nur einen kleinen Beta-Strahler hat? > Kann ich durch den äußeren Foto-Effekt theoretisch alle Elektronen aus > dem Metall herausholen? Die Frage verstehe ich nicht. Was hat ein Beta-Strahler mit dem Photoeffekt zu tun? Beim Betazerfall zerfällt ein Neutron in ein Proton, ein Elektron und ein Elektron-Antineutrino. Das Elektron ensteht bei diesem Prozess, es muss nicht nachgeliefert werden. Durch den Photoeffekt kannst du nicht realistisch alle Elektronen aus einem Metall herausschlagen, wenn du genug entfernst wird die dazu nötige Photonenenergie so groß, dass wieder andere Dinge passieren (Paarbildung etc).
Stefan H. schrieb: > Ein Urankern, der elektromagnetische Wellen im Frequenzbereich von > Gammastrahlung aussendet, wie kann das über solch riesige Halbertszeiten > wie einigen 100000 Jahren aufrechterhalten werden? Ein Urankern zerfällt genau einmal, und ein Kern strahlt nicht xxx Jahre lang.
Hallo, die kosmische Hntergrundstrahlung wurde durch eine riesige Hornantenne empfangen und entdeckt. Die Strahlung des Urknalls soll über die Zeit und Entfernung allmählich zu Mikrowellen geworden sein. Welchen Vorteil bietet die Hornantenne in Bezug auf Mikrowellen? Lassen sich diese nur effizient mit dieser Antennenform empfangen oder ließe sich auch eine Radioantenne zum Empfang verwenden? Gruß
Hallo, breitet sich Gammastrahlung, also elektromagnetische Wellen im Frequenzbereich von 1 Zettahertz, genauso oder ähnlich aus wie Radiowellen? Mich verwirrt immer, dass die Gammastrahlung als Strahl dargestellt wird. Gruß
Hornantennen sind relativ leicht zu bauen und man kann ihre Effizienz und effektive Fläche gut theoretisch berechnen. Bei einer Parabolantenne ist das immer ein ziemliches rumgerate. Typische Radioteleskope sind aber heute eher Parabolantennen. Das Gamma-Zeug breitet sich genauso aus, es gibt andere Effekte bei der Wechselwirkung mit Materie (z.B. Paarbildung). Im Vakuum ändert sich aber nichts.
Danke, wieso bringt eine elektromagnetische Welle im Gamma-Strahlenbereich ein Elektron nicht in solche Schwingung, sodass wieder Gamma-Strahlung entsteht? Ist die Energie der Gamma-Strahlung einfach zu riesig, sodass wieder andere Prozesse wirken wie z. B. die Elektron-Positron-Paarbildung? Gruß
Elektronen sind m.W. i.d.R. nicht stark genug gebunden als dass du die in einen Zustand anregen kannst von dem aus >> 1 MeV Energie frei werden kann. In so einem Atom kommst du über ein paar hundert keV nicht hinaus, und das ist Röntgen. Sprich, wenn du ein Elektron mit so einem Gamma triffst dann fliegt das halt weg und die übrige Energie geht in kinetische Energie des Elektrons. Prinzipiell ausgeschlossen ist das aber nicht.
Hallo Stefan. Stefan H. schrieb: > wieso bringt eine elektromagnetische Welle im Gamma-Strahlenbereich ein > Elektron nicht in solche Schwingung, sodass wieder Gamma-Strahlung > entsteht? WIE soll das Elektron den "schwingen"? "Schwingen" könnte ein Elektron eigentlich nur, wenn es irgendwo "elastisch aufgehängt" ist, z.B. in einem Atom durch elektrostatische Kräfte und die Fliehkraft, oder wenn es irgendwo durch ein Magnetfeld oder elektrisches Feld geführt würde. Ein Elektron, das einfach "nur so" im Vakuum daherfliegt, würde durch Wechselwirkung mit einem Gammaquant auch lediglich in seiner Bewegung geändert, durch Bremsen oder Beschleunigung in allen Raumachsen, was letztlich auch z.B. eine Richtungsänderung bewirken würde, wobei das Gammaquant auch seine Wellenlänge und richtung ändern würde. Siehe den Compton Effekt: https://de.wikipedia.org/wiki/Compton-Effekt oder es würden noch andere Effekte greifen. Aber es würde eben nicht "Schwingen". Schwingen bedeutet ständiger Wechsel zwischen mehreren Zuständen. Wie sollten diese denn aussehen? In einem Atom aber würde für ein Elektron eine Wechselwirkung mit einem Gammaquant eine Änderung des Orbitals bedeuten, oder aber nicht stattfinden. > Ist die Energie der Gamma-Strahlung einfach zu riesig, sodass wieder > andere Prozesse wirken wie z. B. die Elektron-Positron-Paarbildung? Das kommt hinzu. Bei Gammastrahlung ist es im Modell des Dualismus von Teilchen und Welle so, dass ein Gammaquant schon sehr starken Korpuskelcharakter hat, wie man eben am Compton Effekt sehen kann. Darum ist es auch eigentlich etwas ungenau, in diesem Zusammenhang (Wechselwirkungvon mit Elektronen) "Energie der Gamma-Strahlung" zu schreiben, weil sich die Energie eben in Energiepäckchen, die Quanten eben, aufteilt, die Wellenlängenabhängig aber sonst fix ist. "Energie der Gamma-Strahlung" kann demzufolge eigentlich immer nur eine Betrachtung und Aufsummierung über viele Gammaquanten sein. Wieso beisst Du Dich eigentlich so furchtbar in das "Schwingen von Elektronen" fest? (Harmonisches) Schwingen bedeutet immer einen periodischen Wechsel von mehreren Zuständen. Welche Zustände erwartest Du könnten bei einem freien Elektron periodisch wechseln? Mit freundlichem Gruß: Bernd Wiebus alias dl1eic http://www.l02.de
> Sprich, wenn du ein Elektron mit so einem Gamma triffst dann fliegt das > halt weg und die übrige Energie geht in kinetische Energie des > Elektrons. Prinzipiell ausgeschlossen ist das aber nicht. Stimmt, nennt sich (Photo-)Ionisation. https://de.wikipedia.org/wiki/Photoelektrischer_Effekt#Photoionisation
Und plötzlich wissen wir, warum es eine ionisierende Strahlung ist. Jetzt braucht man nur noch herauszufinden, in welche Primär- und Sekundärprodukte das Wasser in unserem Körper zerfälltund wir wundern uns nicht mehr, warum Gamma Strahlung schädlich ist ;-)
Das Problem ist eher, dass dir die Strahlung irgendwelche Proteine zerschießt (DNA, ...). Das bisschen Wasserstoff wird ziemlich egal sein.
> Wieso beisst Du Dich eigentlich so furchtbar in das "Schwingen von > Elektronen" fest? Hallo Bernd, ich möchte mir das durch dieses Modell anschaulich halten. Du hast natürlich Recht mit Deiner Argumentation. Ich will mich präzisieren: Ich meine natürlich die Elektronen in einem Leiter, z. B. einer Dipolantenne. In einem Dipol werden die elektromagnetischen Wellen durch Schwingung der Elektronen erzeugt. Trifft nun die Gamma-Welle auf diese Elektronen, denke ich, dass die Elektronen in Schwingungen versetzt werden können. Durch diesen Effekt lassen sich z. B. Radiowellen durch Metallplatten abschirmen. Zum äußeren Photoeffekt: Also ist die Energie von UV-Strahlung zu hoch, um die Elektronen in Schwingungen zu versetzen, sodass das UV-Licht quasi empfangen werden kann? Gruß
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Hallo, ihr kennt ja alle die Röntgenröhre wie auf diesem Bild dargestellt: [[https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/8/89/Roentgen-Roehre.svg/220px-Roentgen-Roehre.svg.png]] Breiten sich die Röntgenstrahlen an der Anode ähnlich aus wie ein Laserstrahl, also nur grob in Richtung des Normalenvektors der abgeschrägten Anode? Oder auch zur anderen Seite der Anode hin? Warum ist die Anode abgeschrägt? Gruß
Bremsstrahlung wird senkrecht zur Beschleunigung erzeugt, bei Abbremsung also senkrecht zur Bewegungsrichtung. Durch die abgeschrägte Anode kann die an der Anodenoberfläche erzeugte Bremsstrahlung besser aus dieser austreten und wird nicht durch die Anode abgeschattet.
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