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Forum: Offtopic Warum haben thermische Strahler ein kontimuierliches Spektrum?


Autor: Frank Esselbach (Firma: Q3) (qualidat)
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Ausgehend von einer einfachen Erklärung der Lichtenstehung, ist mir da 
eine Sache unklar.

M.W. nehmen Atome Energie (z.B. durch Stöße oder Quantentreffer) dadurch 
auf, dass sie eines oder mehrere Elektronen eine oder mehrere Schalen 
höher heben. Wenn diese dann wieder zurückfallen, geben sie die Energie 
in Form von Strahlungsimpulsen wieder ab. Da die Schalen eines Elements 
feste Abstände haben, entsprechen die möglichen Energiegehalte 
(Wellenlängen) einem ganz bestimmten Raster - so kann man wohl die 
typischen Emissionsspektren erklären.

Was mir nun aber unklar ist, wieso haben thermische Strahler (z.B. ein 
Wolframdraht) ein kontinuierliches Spektrum, d.h. inerhalb eines 
bestimmten Bereiches kann quasi jede Wellenlänge vorkommen - das passt 
nicht zu der (vereinfachten) Schalen-Sprung-Theorie? Wo kommen die 
Wellenlängen in den Zwischenbereichen her?

Erbitte "Erleuchtung"! Danke.

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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Die Frage ist gut.
Einzelne isolierte Atome koennen Energie in der Tat nur als angeregte 
Quantenzustaende aufnehmen. Sobald man aber einen Festkoerper hat hat 
man auch Gitterschwingungen, sogenannte Phononen. Die Gitterschwingungen 
haben tieferen Niveaus und erlauben ein effizientes Abstrahlen ueber ein 
kontinuierliches Frequenzband.

Autor: Stefan Helmert (Firma: dm2sh) (stefan_helmert)
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Könnte man das auch so beschreiben?
Ein Körper mit einer bestimmten Temoeratur ist nicht überall gleich 
warm. Manche Atome sind heißer andere kälter. Je nach Temperatur strahle 
sie unterschiedliche Wellenlängen ab.

Autor: Winfried J. (Firma: Nisch-Aufzüge) (winne)
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Nein

so nicht

die Gitterschwingungen könne nur thermich gekoppelt (mechanisch) 
übertragegen dabei erfahren sie einen Widerstand welcher die linearität 
der Wärmeabgabe bedingt. Anders bei den Photonen ihre Energie stammt aus 
quantisierten Sprüngen der Elektronen zwischen den Orbits innerhalb der 
Atomschale.

d.H.

bei der thermischen Strahlung handelt es sich um Energizustände des 
gesamten Atoms

Dagegen finden die Elektronensprünge unter Photonenabgabe auf 
subatomarer ebene statt und erst hier sind Quantisierungseffekte 
überhaupt erst zu beobachten.

MfG

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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Mit einem Temperaturmodell ist keine Aussage moeglich. Temperatur ist 
die Wirkung, nicht die Ursache. Das Oszillatormodel von Plank oder so 
ist da etwas besser. Man bevoelkert oszillatorische Zustaende und kann 
so das Spektrum vorhersagen. Diese oszillatorischen Zustaende sind 
Gitterschwingungen.

http://de.wikipedia.org/wiki/Schwarzer_K%C3%B6rper

Autor: Winfried J. (Firma: Nisch-Aufzüge) (winne)
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Oh,

der schwarze Körper. Jetzt wird es heiß.

Meinst du nicht jetz mehr Fragen zu generieren als zu beantworten?

hihi

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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Die Frage war wie verhaelt sich die Quantenmechanik zur 
Temperaturstrahlung. Temperaturstrahlung wird am besten mit dem 
Schwarzkoerpermodell beantwortet mit der Verknuepfung von Ozillatoren zu 
Phononen.

Nein ?

Autor: Winfried J. (Firma: Nisch-Aufzüge) (winne)
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Gnadenloser Labberer schrieb:
> Die Frage war wie verhaelt sich die Quantenmechanik zur
> Temperaturstrahlung.

gar nicht.

> Temperaturstrahlung wird am besten mit dem  Schwarzkoerpermodell
> beantwortet mit der Verknuepfung von Ozillatoren zu Phononen.
>
> Nein ?

Das stelle ich mal lieber nicht in Frage, meine Mutter könnte mich sonst 
schlagen ;-)

Die frage welche ich aufwarf war, ob du nicht annehmen müßtest, dass 
Rezipient angesichts seiner Fragestellung mit diesem Modell in des 
Teufels Küche landete.

Um es ehrlich zu sagen: Das modell ist wohl eines der kompliziertesten 
welche die Physik zu bieten hat, es ist geprägt von mehr Idealisierungen 
als jedes andere Modell und gespickt mit allerlei Fallstricken.
was zu diskutieren ich gerne vermied. (weis es nur vom Höhrensagen)

Alles in allem mehr verwirrend als erklärend im Bezug auf die 
Fragestellung.

Nicht umsonst ist der schwarze Körper eines der ersten Siebkritierien 
für angehende Physiker, zu welchen ich mich nicht wirklich zähle, aber 
der schwarze Körper sagt mir gemug um zu wissen das es sich dabei um das 
letzte Hindernis zwischen traditioneller und moderner Physik handelt.

Wer den nicht umgeht, bis er ihn von der anderen Seite her durchschaut 
steht ewig davor, wie vor dem K2.

Oder liege ich hier völlig schief?
Obwohl ich Ph nie im Studium belegt habe war es eines meiner stärksten 
Schulfächer(1,1) aber meine Mutter(Ma/Ph Lehrerin) hat mir berichtet das 
sie dort während ihres Studiums das erste mal ins schwimmen geriet, das 
habe ich mir gemerkt.

;-)

Autor: Winfried J. (Firma: Nisch-Aufzüge) (winne)
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um das "gar nicht" zu erklären:

Quantenphysik bezieht sich auf subatomare Prozesse (Wechselwirkungen).

Wogegen thermische Strahlung ein geradezu makroskopisches Ereignis 
darstellt in der Quantelungen der Größenordnungen wie sie im subatomaren 
bereich stattfinden geradezu im Rauschen untergehen.


Superwitziger oder interesanter Weise treten jedoch die subatomaren 
Erscheinungen in prozessen Astronomischer Größenordnungen wieder hervor,
was sie besonders interessant macht.

Es ist wie bei Mandelbrot. Ein Buddhist würde sagen: "Wie im Großen so 
im Kleinen." Komisch nur das dazwischen.

;-)

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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Der Zusammenhang zwischen der Plank'schen Strahlungsformel und der 
Quantenphysik ist nicht Null. Die Loesung bestand immerhin damit das 
Planksche Wikungsquantum einzufuehren.

Autor: Winfried J. (Firma: Nisch-Aufzüge) (winne)
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Ja,

 so sind sie die Herren (Jung-)Physiker:

immer wenn der scheinbare Zusammenhang klar wird, aber die Mathemathik 
ein kompromissloses Umrechnen verhindert, basteln sie sich eine 
Naturkonstante,
nur um später festzustellen, dass diese einen Spezialfall eines 
übergeordneten Zusammenhanges darstellt, welcher sich aus unserem 
Aspekt(betrachtungwinkel aufgrund des von uns nicht zu verlassenden 
Standortes)
nicht verändern läst, obgleich andere Aspekte wenn auch konstrouiert so 
doch denkbar wären.

Wird ein Ein Physiker dann reifer im Leben beginnt das große Staunen ob 
der Unerklärlichkeiten, welche das Leben ihnen gemeinerweise 
ausgerechnet in ihrem Fach bereit hält. Viele werden dann an ihrem 
Lebensend zu faszineirten Anhängern der Mystik. Ddies jedoch nur rein 
privat, als Wissenschaftler ist das ja völlig obsolet.


;-D))



interessant wäre im bezug auf das topic die Untersuch im 
übergangsbereich zwische den Makrostrukturen und der subatomaren 
Bereich, im sogenanten Nanobereich. Ich wette dort wird der Wahre 
zusamenhang klar. wießt du etwas ob daschon geforscht wird?

LG Winne
Namaste

Autor: Winfried J. (Firma: Nisch-Aufzüge) (winne)
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Kommt der Student zum Prof und fragt:
Sehr  geehrter Herr Prof. ***, bitte erkläen sie mir den Schwarzen 
Körper.
sagt der Prof.: "Jetzt wird bunt."

;-)

Autor: Mike Strangelove (drseltsam)
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Also nochmal in der Nußschale:

-Thermische Strahler haben ein kontinuierliches Spektrum, da die 
strahlenden Partikel Atome sind, die viel mehr Energieniveaus besetzen 
können, als subatomare Partikel- sprich Elektronen- die daher 
Spektrallinien erzeugen.

Stimmt das so?

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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Nein, die strahlenden Partikel sind keine Atome. Denn Atome senden auf 
den einzelnen Linien. Das Kontinuum kommt vom Festkoerper.

Autor: Detlev T. (detlevt)
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Es kommt bei der Theorie des schwarzen Körpers gar nicht auf diese 
Details an. Ob da Elektronen um Kerne schwingen oder grüne Zwerge um ein 
Feuer tanzen, ist vollkommen egal. Hauptsache es kann strahlen (und 
absorbieren). Planck beschreibt das als (abstrakte) Oszillatoren, die 
jeweils mit einer bestimmten Frequenz schwingen und dadurch - wie z.B. 
ein hertzscher Dipol - auf dieser Frequenz senden und empfangen. Ein 
schwarzer Körper besteht dann aus einer so riesengroßen Anzahl dieser 
Oszillatoren, dass es auf die genaue Zahl gar nicht mehr ankommt. Senden 
können die aber nur, wenn sie zuvor thermisch angeregt wurden. Die 
Wahrscheinlichkeit dafür ergibt sich aus der Boltzmannstatistik. Das 
sind alle Informationen, die man braucht, um die Plancksche Formel für 
die schwarze Körperstrahlung herzuleiten.

Autor: Winfried J. (Firma: Nisch-Aufzüge) (winne)
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Wie gesagt,

was der Physiker nicht erklärt pakt er in eine Konstante, basta.

Genau der Übergang vom Idealen Schwarzen Körper über die atomare Ebene 
in Größenoerdnung der Nanaopartikel hin zum subatomaren Bereich bietet 
offenbar eine Lücke welche durch das Wirkungsquantum zwar überbrückt 
nicht aber erklärt wird?

Auweia ich lasse mich da in was hinein zerren ;-?

Autor: Uhu Uhuhu (uhu)
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Winfried J. schrieb:
> was der Physiker nicht erklärt pakt er in eine Konstante, basta.

Überleg dir das nochmal am Beispiel Pi - stammt zwar mehr aus der 
Mathematik, als der Physik, aber demonstriert prima, wie das mit den 
Konstanten funktioniert.

> Genau der Übergang vom Idealen Schwarzen Körper über die atomare Ebene
> in Größenoerdnung der Nanaopartikel hin zum subatomaren Bereich bietet
> offenbar eine Lücke welche durch das Wirkungsquantum zwar überbrückt
> nicht aber erklärt wird?

Welche mathematische Formel erklärt denn überhaupt irgendwas?

Keine, denn sie beschreiben nur Zusammenhänge. Dabei ist es völlig 
egal ob es sich um Engel handelt, die in der Fantasie auf einer 
Nadelspitze tanzen, Zusammenhänge aus der Physik, oder beliebige andere 
Dinge, bei denen sich die Auswirkungen der inneren Zusammenhänge - 
wegen des Gesetzes der großen Zahl - durch die Blackbox eines 
statistischen Modells beschreiben lassen.

Autor: Winfried J. (Firma: Nisch-Aufzüge) (winne)
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Uhu Uhuhu schrieb:

> Überleg dir das nochmal am Beispiel Pi - stammt zwar mehr aus der
> Mathematik, als der Physik, aber demonstriert prima, wie das mit den
> Konstanten funktioniert.


Ersten Smilys beachten

Zweitens sind Mathematiker nicht besser, nur konsquenter.

Was Macht ein Mathematiker, wenn er etwas erklären will als erste?

Drittens ist fraglich ob unsere "Naturkonstanten" außerhalb und 
unabhängig der durch uns betrachtbaren System und Strukturen nicht doch 
eine Sonderfall darstellen der für eben jene Systeme Gültigkeit hat und 
uns somit universell erscheinen muss.

> Welche mathematische Formel erklärt denn überhaupt irgendwas?
>
> Keine, denn sie beschreiben nur Zusammenhänge. Dabei ist es völlig
> egal ob es sich um Engel handelt, die in der Fantasie auf einer
> Nadelspitze tanzen, Zusammenhänge aus der Physik, oder beliebige andere
> Dinge, bei denen sich die Auswirkungen der inneren Zusammenhänge -
> wegen des Gesetzes der großen Zahl - durch die Blackbox eines
> statistischen Modells beschreiben lassen.

Ach was?

;-)

Autor: Stefan Helmert (Firma: dm2sh) (stefan_helmert)
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Noch mal eine Frage zur reflektierenden/absorbierenden Oberflächen:
Eine schwarze Oberfläche müsste ja am Freiraumwellenwiderstand optimal 
angepasst sein. Eine weiße, graue,... Oberfläche müsste eine andere 
Impedanz besitzen und deshalb zu einer Reflexion führen?

Also müsste eine Veränderung des optischen/strahlungsthermischen 
Wellenwiderstand der Zufuhrstrecke zum jeweiligen Körper eine schwarze 
Oberfläche grau/weiß machen können und umgekehrt?

Autor: Uhu Uhuhu (uhu)
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Winfried J. schrieb:
> Drittens ist fraglich ob unsere "Naturkonstanten" außerhalb und
> unabhängig der durch uns betrachtbaren System und Strukturen nicht doch
> eine Sonderfall darstellen der für eben jene Systeme Gültigkeit hat und
> uns somit universell erscheinen muss.

Das ist dieselbe Argumentationsweise, die einige Schlauköpfe zu der - 
unsinnigen - Behauptung animiert, die Newtonsche Mechanik sei falsch.

Der Wille, alles ein für alle mal und abschließend erklären zu wollen, 
ist übrigens ein Merkmal, das alle Religionen gemeinsam haben.

Autor: A. K. (prx)
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Uhu Uhuhu schrieb:

> Das ist dieselbe Argumentationsweise, die einige Schlauköpfe zu der -
> unsinnigen - Behauptung animiert, die Newtonsche Mechanik sei falsch.

Ja, aber fairerweise muss man zugestehen, dass die Frage der Homogenität 
des Alls auch die Kosmologen nicht völlig unbeeindruckt lässt.

Autor: Winfried J. (Firma: Nisch-Aufzüge) (winne)
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@ Uhu

wer steht dir den heute auf der Leitung?


Uhu Uhuhu schrieb:
> Winfried J. schrieb:
>> Drittens ist fraglich ob unsere "Naturkonstanten" außerhalb und
>> unabhängig der durch uns betrachtbaren System und Strukturen nicht doch
>> eine Sonderfall darstellen der für eben jene Systeme Gültigkeit hat und
>> uns somit universell erscheinen muss.
>
> Das ist dieselbe Argumentationsweise, die einige Schlauköpfe zu der -
> unsinnigen - Behauptung animiert, die Newtonsche Mechanik sei falsch.
>

Ich schrieb nicht falsch, sondern Sonderfall welcher als solcher für uns 
nicht erkennbar ist, da uns eine Perspektive fehlt aus der herrauc wir 
dies zu erkennen vermögen. insofern ist es kurzgehüpft eine 
allgemeingültigkeit abzuleiten über die Grenzen unserer Möglichkeiten 
hinaus.

>
> Der Wille, alles ein für alle mal und abschließend erklären zu wollen,
> ist übrigens ein Merkmal, das alle Religionen gemeinsam haben.
>

Und hier irrst du gewaltig, im Gegenteil während der  WiKo dies zuteilen 
genauso tut wie die götterbasierten Religionen tut gerade der Buddhismus 
dies ganz und gar nicht.

Namaste

Autor: Uhu Uhuhu (uhu)
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Winfried J. schrieb:
>> Das ist dieselbe Argumentationsweise, die einige Schlauköpfe zu der -
>> unsinnigen - Behauptung animiert, die Newtonsche Mechanik sei falsch.
>>
>
> Ich schrieb nicht falsch,

Das hab ich auch nicht behauptet.

> sondern Sonderfall welcher als solcher für uns
> nicht erkennbar ist, da uns eine Perspektive fehlt aus der herrauc wir
> dies zu erkennen vermögen.

Beides beruht auf demselben Mißverständnis über die Randbedingungen.

>> Der Wille, alles ein für alle mal und abschließend erklären zu wollen,
>> ist übrigens ein Merkmal, das alle Religionen gemeinsam haben.
>
> Und hier irrst du gewaltig, im Gegenteil während der  WiKo dies zuteilen
> genauso tut wie die götterbasierten Religionen

??? Was ist WiKo? Was ist das für ein kranker Satz?

> tut gerade der Buddhismus dies ganz und gar nicht.

Ob du mit letzterem gleichzusetzen bist, weiß ich nicht. Du jedenfalls 
bedienst dich desselben Tricks nur wendest du ihn invers an...

Autor: Andreas Ferber (aferber)
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Winfried J. schrieb:
> Und hier irrst du gewaltig, im Gegenteil während der  WiKo dies zuteilen
> genauso tut wie die götterbasierten Religionen tut gerade der Buddhismus
> dies ganz und gar nicht.

Hier liegst du falsch.

Ausgerechnet der Buddhismus macht genau das gleiche, was du oben der 
Physik ankreidest. Die Frage nach dem Ursprung ("der Schöpfung") wird 
vom Buddhismus explizit ausgeklammert und als nicht relevant bzw. nicht 
zielführend betrachtet (in letzterem unterscheidet er sich von der 
Physik). Die Existenz von Dingen wie Samsara, die drei Daseinsmerkmale 
etc. wird einfach als gegeben vorausgesetzt ("Naturkonstanten"), ohne 
eine Erklärung zu liefern, woher sie kommen.

Gerade die theistischen Religionen dagegen haben den Anspruch, eine 
vollständige Erklärung des Ursprungs der Welt zu liefern (wobei selbst 
hier meist die Frage ausgeklammert wird, woher Gott bzw. die Götter 
eigentlich kommen), worin sie sich sowohl von der Physik als auch vom 
Buddhismus unterscheiden. Die Physik strebt zwar auch nach einer 
vollständigen Erklärung, es ist aber unumstritten, dass der aktuelle 
Kenntnisstand dazu eben nicht ausreicht, bzw. dass es vielleicht auch 
gänzlich unmöglich ist, diese Vollständigkeit jemals zu erreichen.

Andreas

Autor: Winfried J. (Firma: Nisch-Aufzüge) (winne)
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Mal schnell zurückspule

dies war Uhus These:

> Der Wille, alles ein für alle mal und abschließend erklären zu wollen,
> ist übrigens ein Merkmal, das alle Religionen gemeinsam haben.

Das die theistischen Religionen dies tun bestreite ich nicht, sondern 
fügte hinzu das auch der WiKo (wissebschaftliche Kommunismus) ähmliche 
Tendenzen zeigt: Die Welt sei grundsätzlich und abschließend eklärbar 
jedoch ohne irgend einen Gott.

Ich teile hingegen die buddhistische Ansicht, dass es letzlich irrelvant 
sowie unmöglich und von daher müßig ist, die Unendlichkeit abschließend 
und umfassend zu klären, genauso die Frage nach allem Anfang. Das folgt 
allein schon aus der Definition von unendlich, welche dem Universum per 
Definition aufgebürdet ist.

eben diese Unmögllichkeit verneint der WiKo.

Sicher ist jede einzelne Detail klärbar. Nicht jedoch die Gessmtheit 
aller unendlich vielen Details. Das entspräche nämlich der Fragestellung 
nach der grösten, bzw der nach der kleinsten reelen Zahl.

Ich annerkenne, dass unser physische Existenz unserem Erkenntnisstreben 
zwar nicht quantitativ, so doch aber qualitativ Grenzen setzt.


z.B.

Wir können zwischen verschiedenn dimensionierten Räumen transformieren.

Jedoch sind diese Transformationen imer nur in eine Richtung eindeutig. 
umgekehrt ist die Zahl der Transformationsmöglichkeiten unendlich.

http://de.wikipedia.org/wiki/Stammfunktion#Existen...

Von daher ergibt sich, dass man aus einem Raum niederer Dimension heraus 
einen übergeordnet mehrdimensionalen Raum nie vollständig erfassen kann.
das geht schon bei nur einer hinzukommendenDimension nicht. wie soll das 
erst bei uneendlichvielendimensionen gehen

o.k.
noch etwas ganz einfaches
(unendlich)²== unendlich
--> X==X²
ist wohl müßig oder?

Qed

Namaste

Autor: Michael K-punkt (charles_b)
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Ohne jetzt den Buddhismus oder sonst etwas zu bemühen:

Ein thermischer Strahler hat ein kontinuirliches Spektrum WEIL die 
Energie gequantelt ist.

Diese Quantelung hat jedoch erst einmal nichts mit diskreten 
Energieniveaus in Atomen zu tun.

Planck war nicht happy "Ui, ich hab eine Konstante gefunden, hihihihi" 
sondern er hat die Quantisierung erst mal als HYPOTHESE eingeführt, um 
ein mathetmatisches Modell zu haben, den Strahlungsverlauf eines 
thermsichen Strahlers zu beschreiben.

Erst nachher entdeckte man, dass die Hypothese gar nicht so übel ist und 
auch einiges andere erklären bzw. mathematisch beschreiben kann.

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