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Ausbreitung der elektromagnetischen Welle im Raum
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hannahl
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Anmeldungsdatum: 22.02.2010
Beiträge: 2

BeitragVerfasst am: 22 Feb 2010 - 18:53:29    Titel: Ausbreitung der elektromagnetischen Welle im Raum

Hey!
Ich muss ein Referat über den Grund für die Ausbreitung im Raum der elektromagnetischen Wellen halten, wie es zum Beispiel bei der Radioübertragung der Fall ist. Aber ich weiß gar nicht wo ich anfangen soll. Kann mir da jemand helfen?
Wäre echt nett!
sarc
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Anmeldungsdatum: 21.09.2006
Beiträge: 2657

BeitragVerfasst am: 22 Feb 2010 - 21:40:43    Titel:

Wie, den Grund für die Ausbreitung? Viel mehr als "ja, sie breiten sich aus" wirst du da nicht sagen können. Denn um den Rest nachvollziehen zu können kommst du mMn um sehr viel höhere Mathematik nicht rum. Ich kann mir kaum vorstellen, dass das gefordert wird.

Was ist denn die genaue Aufgabenstellung?
urus
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Anmeldungsdatum: 08.02.2010
Beiträge: 87

BeitragVerfasst am: 22 Feb 2010 - 21:48:40    Titel:

fang an mit
rot(E) = -d/dt B
rot(H) = J (dD/dt bleibt vernachlaessigt)

einfach eineinander einsetzen und von harmonischer zeitabhaengigkeit ausgehen und schwupps kommste auf die Telegraphen Gleichung Smile
Biomech
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Anmeldungsdatum: 17.11.2005
Beiträge: 858

BeitragVerfasst am: 22 Feb 2010 - 22:18:53    Titel:

Gibt es denn einen Grund? Auch nach langem Studium, klassischer wie quantisierter Feldtheorien, würde mir keine bessere Antwort einfallen, als das Lösungen der Feldgleichungen existieren, die Wellen sind.

Durch höhere Mathematik würde sich dass mehr oder minder nur auf die folgende Antwort verlagern: Sie sind einfach in den Axiomen der klassischen Elektrodynamik (Gültigkeit des Hamiltonschen Prinzips, Poincare Invarianz und U(1) Invarianz,; noch formeller Forderung eines trivialen U(1) Hauptfaserbündels über dem R(1,3) mit seiner üblichen Minkowski Metrik) enthalten und werden durch das Äquivalenzprinzip der klassischen Elektrodynamik (Äquivalenz von elektrischer Ladung und Strukturkonstante der Lie – Algebra; wichtig denn aus dem Eichprinzip alleine kann keine Wechselwirkung folgen) physikalische Wirklichkeit.

Bekanntlich kennt ja nicht einmal Gott den Wahren Grund, denn selbst Er sprach wohl nicht: „Es werde Licht!“ , sondern: „Es werde Maxwell!“
E-Engineering-Student
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Anmeldungsdatum: 28.07.2006
Beiträge: 1607
Wohnort: Berlin

BeitragVerfasst am: 23 Feb 2010 - 00:54:37    Titel:

der Grund ist die Wechselwirkung von elektrischen und magnetischen Feld, genauer gesagt die zeitliche Änderung der elektrischen und magnetischen Feldstärke.

Du müsstest die folgenden Gleichungen erläutern:

div B = div µH = 0

div D = div εE = rho

rot E =-dB/dt

rot H = J+dD/dt

Ein gutes Buch ist das unten stehende.

Biomech, schütte den Newbie nicht mit soviel Fachbegriffen zu. Smile



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Biomech
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Anmeldungsdatum: 17.11.2005
Beiträge: 858

BeitragVerfasst am: 23 Feb 2010 - 12:24:53    Titel:

Sollte auch bloß sagen: "Man kann die Dinge komplizierter machen, es läuft am Ende aber immer auf ein: Es existiert eine Gleichung und sie hat Lösungen hinaus."

Ein „Warum“ gibt es in der Physik nicht. Nur ein „Es folgt aus den Annahmen / Axiomen“.

Für den Hausgebrauch oder die E – Technik ist sicherlich der Ansatz, die Maxwellgleichungen als Gottgegeben anzunehmen der einfachste um zu Lösungen zu kommen wobei es in der kovarianten Schreibweise noch einfacher ist Lorenz – Eichung und damit Freihaus Wellen im Vakuum zu realisieren (jedenfalls verwirrt mich dieses div und rot immer).
Knalltüte
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Anmeldungsdatum: 31.08.2007
Beiträge: 2932
Wohnort: gleich um die Ecke

BeitragVerfasst am: 23 Feb 2010 - 13:18:57    Titel:

Biomech hat folgendes geschrieben:
Ein „Warum“ gibt es in der Physik nicht. Nur ein „Es folgt aus den Annahmen / Axiomen“.

Da fehlt noch das wichtigste, das Experiment. Smile

Wie wäre es einfach zu sagen, dass elektromagnetische Strahlung Teilchencharakter hat, also aus den Photonen besteht. Dann löst sich die Frage nach dem warum wieder auf, da man mit sich durch den Raum bewegenden Teilchen keine Vorstellungsschwierigkeiten hat. Für die Wellen benötigt man ja gedanklich den Äther. Aber das wäre natürlich nur ein Trick.
Biomech
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Anmeldungsdatum: 17.11.2005
Beiträge: 858

BeitragVerfasst am: 23 Feb 2010 - 15:03:46    Titel:

Eine Welle ist eine Lösung einer Wellengleichung, also eines bestimmten Typs Differentialgleichung (genau genommen gibt es sogar verschiedene Wellengleichungen). Da brauche ich kein Medium und keinen Äther für. Ich muss mir noch nicht einmal etwas darunter Vorstellen. Das Experiment kommt ins Spiel, in dem Moment in dem ich meine Strukturkonstante mit einer Kopplungskonstante, der elektrischen Ladung in diesem Fall identifiziere.

Elektromagnetische Wellen wurden zuerst postuliert (Maxwell) und später experimentell gefunden (Hertz). Dass Licht (kennt die Menschheit ja schon eine Weile) eine Elektromagnetische Welle ist, wusste man ja noch nicht und erst der ähnliche Wert für die Ausbtreitungsgeschwindigkeit EM Wellen im Vakuum (berechnet aus anderen Konstanten)im Vergleich zur bekannten Lichtgeschwindigkeit lieferte einen Hinweis auf die Natur des Lichts.

Wenn ich meine klassische Theorie quantisiere (also Photonen anstatt Wellen betrachte) erweitere ich nur meine Axiome (genau genommen ist eine Wechselwirkende QFT mathematisch höchst problematisch). Die Struktur der klassischen Eichtheorie ist unangetastet.

Wenn ich meine relativistische QED auf den nichtrelativistischen Fall reduziere (werde also Coulomb Eichung wählen und räumliche und zeitliche Komponenten getrennt betrachten) bekomme ich genau meine Coulomb Wechselwirkung zwischen statischen Ladungen als zeitliche Komponente und als räumlichen Propagator zwei transversale dynamisches Photonen mit einem linearen masselosen Pol (die longitunale Komponente habe ich weggeeicht). Das ist genau das was ich aus der klassischen Maxwelltheorie kenne (im Vakkuum). Es läuft am Ende immer auf die Struktur als relativistische Eichtheorie hinaus. Man wäre wohl nie auf die Idee der Relativitätstheorie gekommen, wenn diese Struktur in der Elektrodynamik nicht so offensichtlich zutage getreten wäre. Ähnliches gilt für das Konzept der Eichtheorie.

Die Frage nach dem Warum wird dadurch nicht beantwortet. Warum ist die Elektroschwache Wechselwirkung so gebrochen, dass wir ausgerechnet eine U(1) Eichtheorie mit einem masselosen Photon bekommen??? Ist halt so!
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