Physik-Frage

[gajUli]

Ich würde vermuten das eine elektromagnetische Welle elektrische Energie enthält und diese ist doch nichts anderes als Elektronen die von einem Atom ins andere wandern oder?

Da ruecke ich mal ein bisschen zurecht.

Man kann eigentlich eine Elektromagnetische Wellenenergie nicht ohne den Feldbegriff verstehen. Ein Feld ist ein Raum, in dem an jedem Punkt eine physikalische Groesse wirkt.

Fuer EM-Wellen sind zwei Groessen von Bedeutung:

1) Die magnetische Flussdichte B

2) Die elektrische Feldstaerke E

Wir erkennen, wir haben es mit einem elektrischen und einem magnetischen Feld zu tun. Jedes besitzt eine Energiedichte, d. h. jede Volumeneinheit eines Raumes, in dem B oder E herrscht, enthaelt eine bestimmte Menge an Feldenergie.

Nach den Maxwell-Gleichungen verursacht jedes sich aendernde E-Feld ein B-Feld und jedes sich aendernde B-Feld ein E-Feld. Genau dies passiert in einer EM-Welle. Beide Feldstaerken aendern sich laufend. Sie schwingen an jedem Raumpunkt um den Mittelwert Null. Ausserdem breitet sich die Welle aus. Sie transportiert Energie in Ausbreitungsrichtung (wo ein Lichtstrahl hinfaellt, wird es warm). Die Richtung der Energieausbreitung laesst sich ausrechnen ueber das Kreuzprodukt ExB, also den Vektor, der senkrecht auf der Ebene von B und E steht; Fachbegriff: Poynting-Vektor.

Bei EM-Wellen ist es uebrigens durchaus ueblich, ein Uebertragungsmedium anzunehmen, das allerdings kein Stoff zu sein braucht. Aber in der relativistischen Elektrodynamik legt man den Berechnungen einen ruhenden Licht-Aether zu Grunde.

Soweit zur klassichen Wellentheorie. Die Sache mit den Photonen geht in die Quantentheorie. Wollen wir uns damit beschaeftigen? Nein, wir wollten eigentlich ueber Hummeln in Autos reden.

Egal, man spricht von einem Dualismus aus Teilchen und Welle. Man kann nicht sagen, Licht ist eindeutig dies oder ist eindeutig das. Wer sich dafuer naeher interessiert, der kann ja mal googeln, Stichwort "Kopenhagener Deutung". Steht auch sehr schoen in der Biographie von Werner Heisenberg, die ich letztes Jahr las. Im Grunde ist es so: Wenn ein Experiment einen Lichtstrahl als Welle ausbreiten laesst, dann verhaelt er sich als Welle. Wenn es eine Ausbreitung als Teilchen zulaesst, verhaelt er sich als Teilchen, eben als Photon. Mittendrin kann er auch durchaus mal beides sein oder womoeglich keines von beiden, was aber philosophische Spekulation waere. Jaja, echt gaga.

Kennt ihr den Versuch, in dem man Elektronen durch ein einen Doppelspalt schiesst? Ich glaube, der Herr Rutherford hatte das erforscht mit duennen Goldfolien. Also das gibt ein schoenes Beugungsmuster, wenn man die Elektronen hinten auf einem Schirm auffaengt. Laesst sich prima mit der Welleneigenschaft erklaeren (Aha, Elektronen koennen sich also auch als Wellen ausbreiten). Mit der Teilcheneigenschaft ginge das nicht. Da haette man nicht dieses schoene Muster, das der si()-Funktion entspricht. Betrachtet man aber ein Elektron fuer sich, dann findet man heraus, dass ein und das selbe Elektron gleichzeitig durch BEIDE Spalte geflogen sein muss, und das auch noch mit u. U. unterschiedlichen Wahrscheinlichkeiten. Ueberlegt man sich das genau, kann man schon an den Rand des Wahnsinns geraten. Sogar Einstein verstand es nicht oder wollte es nicht wahrhaben, huebsch ueberliefert in seinem Zitat "Gott wuerfelt nicht" und Schroedinger soll phasenweise geglaubt haben, die ganze Materie waere nur eine Illusion, weil alles in Wahrheit nur aus Wellen bestehen wuerde. Aber mit der Schroedinger-Gleichung wird heute noch jeder Naturwissenschaftler im Studium "gefoltert".

Man merkt, Uli hat Urlaub.

Bevor wir jetzt aber alle durchdrehen, mache ich erstmal Schluss.

[Guybrush Threepwood]

Ein Feld ist ein Raum, in dem an jedem Punkt eine physikalische Groesse wirkt.

Das hab ich noch nicht so ganz kapiert.

Woraus besteht der Raum oder besser gesagt was grenzt ihn ab?

Und was befindet sich innerhalb dieses Raumes?

Den Rest hab ich nur so ansatzweise verstanden bzw. schonmal gehört

Aber ich denke das alles zu erklären (so das ich es verstehe) würde bei meinem Vorwissen zu weit führen :floet:

[gajUli]

Das hab ich noch nicht so ganz kapiert.

Woraus besteht der Raum oder besser gesagt was grenzt ihn ab?

Und was befindet sich innerhalb dieses Raumes?

Der Raum besteht aus nichts. Er ist nur Volumen. Er spielt hier nur eine Rolle als mathematisches Beschreibungssystem von Orten in der dreidimensionalen Wirklichkeit. Man braucht immer drei Koordinaten, um einen Raumpunkt festzulegen. Ueblich sind drei Koordinatensysteme:

1) xyz-Koordinaten (Laenge-Breite-Hoehe)

2) Zylinderkoordinaten (Radius-Winkel-Hoehe)

3) Kugelkoordinaten (Radius-Laengenwinkel-Hoehenwinkel)

Der Raum hat keine Grenze.

In ihm befinden kann sich alles Moegliche oder gar nichts. Also er kann Materie enthalten oder Energie und alle physikalischen Groessen.

[Mister A]

@Uli: Mensch, an diese "Teilchen Welle Dualismus - Physik Stunde" kann ich mich noch einigermaßen erinnern! Danke fürs Auffrischen.

Sag mal.. wie lange hast du noch Urlaub? :confused:

Weil....

Du hast nicht zufällig Hawkings letzten Vortrag über schwarze Löcher und die Möglichkeit von sog. Paralleluniversen gehört und könntest den so herrlich zusammenfassen?

[gajUli]

>Sag mal.. wie lange hast du noch Urlaub? :confused:

Oeh, Urlaub? Na sagen wir lieber Freizeitstress. In meiner Heimatstadt tobt das Liborifest. Muss auch gleich schon wieder weg, Freibad...

>Du hast nicht zufällig Hawkings letzten Vortrag über schwarze Löcher und die Möglichkeit von sog. Paralleluniversen gehört und könntest den so herrlich zusammenfassen?

Noe, hab ich nicht. Gibts das irgendwo im Netz?

Von Hawking hab ich nur das Urknall-Buch gelesen (Titel weiss ich nicht mehr, war damals ein Bestseller, alle himmelten ihn an, aber keiner wusste, ob das nun alles so ganz richtig ist). Aber der Mann ist schon irgendwie faszinierend, gerade auch wenn man sein Schicksal bedenkt. Das Dumme ist nur, sobald sein Name irgendwo faellt, vermischen sich Halbwissen und Spekulation auf tragische Weise.

So, meine physische Repraesentation will jetzt an die Sonne. Ich werde derweil ueber die Welteistheorie (die gab es tatsaechlich) meditieren.

[AVEN]

>Du hast nicht zufällig Hawkings letzten Vortrag über schwarze Löcher und die Möglichkeit von sog. Paralleluniversen gehört und könntest den so herrlich zusammenfassen?

Noe, hab ich nicht. Gibts das irgendwo im Netz?

Kann eigentlich nur der hier sein...

[Mister A]

@Aven: Geanauestens korrekt!

Aber ich denke mal, darüber wirds bestimmt wieder n Büchlein oder so etwas geben, oder?

[Technician]

kleine Korrektur, Uli :

Kennt ihr den Versuch, in dem man Elektronen durch ein einen Doppelspalt schiesst? Ich glaube, der Herr Rutherford hatte das erforscht mit duennen Goldfolien. Also das gibt ein schoenes Beugungsmuster, wenn man die Elektronen hinten auf einem Schirm auffaengt.

Rutherford und Goldfolien - das war das Rutherfordsche Streuexperiment, das Hinweise darauf lieferte, dass Atome aus einer Hülle und einem viel kleineren, massiven Kern bestehen müssen.

Das Doppelspalt-Experiment, von welchem Physiker das allerdings ursprünglich stammt weiß ich nicht.

Viele Grüße,

Technician

[timmi-bonn]

Das Doppelspalt-Experiment, von welchem Physiker das allerdings ursprünglich stammt weiß ich nicht.

Thomas Young (1773-1829) - engl. Arzt, Physiker u. Naturphilosoph

gruss, timmi

[terminal]

Kann eigentlich nur der hier sein...

Ich verstehe nicht ganz wie ein Schwarzes Loch die Massenenergie wieder in das Universum zurückgibt, da doch die Gravitation des Loches diese gleich weider anziehen müsste. :confused:

Ich meine die Dinger, also die Schwarzen Löcher, werden doch immer größer, deshalb ist ein neues Schwarzes Loch nach einer verhältnismäßig kleinen Sternenexplosion kleiner als z. B. ein Supermassives Schwarzesloch das seit Abermilliarden von Jahren in der Mitte unserer Galaxie frisst. :confused:

[terminal]

Hab was gefunden.

http://de.wikipedia.org/wiki/Schwarze_L%F6cher#Hawking-Strahlung

[gajUli]

kleine Korrektur, Uli :

Rutherford und Goldfolien - das war das Rutherfordsche Streuexperiment, das Hinweise darauf lieferte, dass Atome aus einer Hülle und einem viel kleineren, massiven Kern bestehen müssen.

Danke, richtig. Er schoss ausserdem mit Alpha-Teilchen, nicht Elektronen.

[gajUli]

Ich verstehe nicht ganz wie ein Schwarzes Loch die Massenenergie wieder in das Universum zurückgibt, da doch die Gravitation des Loches diese gleich weider anziehen müsste. :confused:

Ich erklaere mir das etwas oberflaechlich so: Jede Masse irgendwo im Universum spuert ja die Anziehungskraft des schwarzen Loches. Das bedeutet, das schwarze Loch uebt eine Wirkung in den umgebenden Raum aus. Dazu muss es Energie aufwenden, die ihm dann verloren geht. Dieser Energieverlust zehrt wegen des Energie-Masse-Aequivalentes ganz langsam auch die Masse auf.