Elektromagnetische Wellen
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Dazu schaust du dir die Maxwellgleichungen im Vakuum an.
$rot E = -\dot{B}$\\ $rot B = \frac{1}{c^2} \dot{E}$Du siehtst, dass ein sich zeitlich änderndes Magnetfeld ein E-Feld und
umgekehrt erzeugt. Das ist die Grundlage für die Wellenausbreitung
von Licht.Ich bin nicht sicher ob du schonmal was von Maxwell gehört hast darum
spare ich mir erstmal weitere Herleitungen, die findest du aber auch
leicht selbst wenn du danach suchst.
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Ich versuche mich mal als Gynasiallehrer:
Woher kommt das elektrische und das magnetische Feld?
Das ist ja das geniale: Du hast mittlerweile doch bestimmt gelernt, dass ein sich änderndes Magnetfeld eine elektrisches Feld erzeugt (Induktion) und umgekehrt (ob das in der Schule kommt, weiß ich nicht, aber wenn ihr elektromagnetische Wellen macht, muss es ja drangekommen sein. Stichwort Verschiebungsstrom vielleicht?). Das heißt, wenn man den Startpunkt hat (die Antenne), dann induziert das dortige elektrische Wechselfeld ein magnetisches Wechselfeld induziert ein elektrisches Wechselfeld, usw...
Eine elektromagnetische Welle breitet sich mit Lichtgeschwindigkeit aus. Trotzdem besteht sie aus eine, E und einem B Feld? Wie kann das denn sein?
Naja, das ist eben genau die Geschwindigkeit mit der sich dieses Wechselspiel im raum ausbreitet. Das kommt natürlich, daher, dass die Dieelektrizitätskonstante des Vakuums gerade 1/(mu*c^2) ist, wobei mu die Magnetisierbarkeit des Vakuums ist und c die Lichtgeschwindigkeit. Ob da jetzt noch ein tieferer Sinn dahinter steckt, warum es gerade dieser Wert ist, ist mir nicht bekannt. Ich vermute mal, dass unsere Physik nicht weit genug entwickelt ist, diese Frage zu beantworten.
freakC++ schrieb:
Licht ist eine elktromagnetische Welle. Was hat Licht mit einem Magneten bzw. einem B- Feld zu tun? Wo steht hier was senkrecht aufeinander?
Siehe oben. Das Induktionsgesetz ist ja gerade so, dass das induzierte Feld gerade senkrecht auf der Änderung des anderen Feldes steht. Das sieht dann so aus:
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/a1/Light-wave.svg
Was elektrische und magnetische Feld miteinander zu tun haben, ist eher eine philosophische Frage. Sie verhalten sich eben so. Bei großen Geschwindigkeiten sieht ein E-Feld aus wie ein B-Feld und umgekehrt. Die Quantenelektrodynamik gibt da eine Art Antwort: Hier werden beide Kräfte als Teilaspekte einer allgemeineren Kraft angesehen. Das Standardmodell der Teilchenphysik geht sogar noch weiter und leitet die elektrische, magnetische und die schwache Kraft von einem gemeinsamen Grundprinzip her, nämlich dass das Universum SU(2) × U(1) symmetrisch sein soll. Das sind aber alles Modelle. Sie sagen die Wirklichkeit exzellent vorher. Aber ob das was dahinter steht wirklich das ist, was das Modell sagt, kann man gar nicht messen. Man hat ja nur das was hinterher auf dem Messgerät steht. Daher ist der übliche Standpunkt, dass es total egal ist, was eigentlich dahinter steht, weil es prinzipiell gar nicht erfahrbar ist (was so viel heißt wie "Es steht einfach nichts dahinter").Ok, ein bisschen von der Physik abgedriftet in die Philosophie. Hast du ja vielleicht auch belegt (muss man Schulen eigentlich immer noch wählen zwischen Religion und Philospohie?)
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SeppJ schrieb:
Ich versuche mich mal als Gynasiallehrer
Gut!
SeppJ schrieb:
Du hast mittlerweile doch bestimmt gelernt, dass ein sich änderndes Magnetfeld eine elektrisches Feld erzeugt (Induktion) und umgekehrt
Ja, das habe ich gelernt und das Prinzip der Induktion ist mir vertraut! Dagegen kann ich mit Maxwell nichts anfangen. Ich weiß, dass ein elektrisches Feld immer ein Medium mit sich zieht. Zwar ist dieses an kein Medium gebunden, doch kann es nicht einfach im Vakuum rumstehen.
SeppJ schrieb:
ist eher eine philosophische Frage.
immer gerne!
Eure Antworten verstehe ich. Auch das Wechselspiel von B und E - Feld leuchtet mir ein. Doch ich kann mir das bei einer Welle nicht vorstellen. Eine Welle transportiert Energie kann daher nicht durch eine Masse beschrieben werden. Jetzt breitet sich so eine Welle aus. Sie ist jetzt 100km von der Quelle entfernt. Und trotzdem bauen sich immer wieder E- und B-Felder auf?! Ich brauche doch ein Medium, weil eine Welle....ist halt ne Welle
Ich weiß nicht, wie ich meinen Gedankenknoten ausdrücken kann. Mir ist nicht klar, wie ein E - Feld durche eine Welle weitergetragen werden kann und dadurch ein B - Feld induziert wird. Ich brauche doch irgendwie einen Schwinkreis oder zumindestens einen Draht.
Das sind wahrscheinlich doofe Schülergedanken, aber vielleicht versteht ihr mein Problem trotzdem
vielen Dank
lg, freakC++
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Ahh, du hast die gleichen Gedankengänge wie die Physiker vor gut 100 Jahren. Das ist gut, du denkst mit
. Das besagte Medium hat man früher übrigens den Äther genannt.
Dummerweise hat sich die Theorie mit dem Äther hinterher als nicht tragbar herausgestellt. Die elektromagnetischen Wellen brauchen kein Medium, bzw. sind ihr eigenes Medium wenn man so will. Oder man kann auch sagen, das Vakuum selbst ist polarisierbar bzw. magnetisierbar. Wie stark, das geben die Konstanten epsilon_0 und mu_0 an, die dir garantiert schon begegnet sind. Und deswegen können sich diese Wellen im Nichts ausbreiten.Die Quantenelektrodynamik hingegen dürfte wieder eher nach deinem Geschmack sein. Da ist die Beschreibung ganz vereinfacht gesagt so:
Der Raum selbst ist gefüllt mit kleinen Gewichtsstücken und Federn die diese Gewichtsstückchen verbinden. So wie ein Federrost:
http://physik.uni-graz.at/~cbl/C+P/contents/Stud-WS02/schuetky/abbildungen/bett.gif
Aber alles unendlich klein. Und die elektromagnetischen Wellen sind dann Wellen in diesem "Medium". Und die besonderen Eigenschaften der gesamten Elektrodynamik (und wie sie sich von den anderen Fundamentalkräften unterscheidet die auf ähnliche Weise beschrieben werden) rührt aus den Eigenschaften der Federn her. Diese sind nämlich keine simplen harmonischen Oszillatoren mit F=-kx.
Ok, das letzte war jetzt eine Erklärung mit der Genauigkeit von Galileo Mystery, aber ich denke sie passt ganz gut.
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Lieber freakC++,
verabschiede dich, so lange Du noch kannst, davon, daß die Physik die Wirklichkeit beschreibt. Sie liefert nur eine Modell-Vorstellung der Welt, die die Wirklichkeit unserem beschränkten Geiste, so nahe wie es nur geht, nahe bringt. Manchmal verhält sich eine elektro-magnetische Welle wie ein Teilchen und im anderen Moment wie eine Welle (Doppel-Spalt-Versuch). Die ganzen schönen Grafiken von senkrecht aufeinander-stehenden Wellen sind nur Krücken unseres Geistes, der nich in der Lage ist die Wirklichkeit zu begreifen.
P.S. Glaube deinem Physik-Lehrer kein Wort
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Ich brauche doch ein Medium, weil eine Welle....ist halt ne Welle
Elektromagnetische Wellen sind anders als Wellen auf dem Wasser.
Ich brauche doch irgendwie einen Schwinkreis oder zumindestens einen Draht.
Nur um sie zu erzeugen.
verabschiede dich, so lange Du noch kannst, davon, daß die Physik die Wirklichkeit beschreibt.
Dafuer funktionieren die Beschreibungen ganz gut. So falsch koennen sie gar nicht sein.
elektro-magnetische Welle wie ein Teilchen und im anderen Moment wie eine Welle
Voellig am Thema vorbei.
Die ganzen schönen Grafiken von senkrecht aufeinander-stehenden Wellen sind nur Krücken unseres Geistes, der nich in der Lage ist die Wirklichkeit zu begreifen.
Bloed nur, dass man sie sichtbar machen kann.
Der Raum selbst ist gefüllt mit kleinen Gewichtsstücken und Federn die diese Gewichtsstückchen verbinden.
Das ist wirklich eine Erklaerungskruecke.
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Exhumed schrieb:
Lieber freakC++,
verabschiede dich, so lange Du noch kannst, davon, daß die Physik die Wirklichkeit beschreibt. Sie liefert nur eine Modell-Vorstellung der Welt, die die Wirklichkeit unserem beschränkten Geiste, so nahe wie es nur geht, nahe bringt. Manchmal verhält sich eine elektro-magnetische Welle wie ein Teilchen und im anderen Moment wie eine Welle (Doppel-Spalt-Versuch). Die ganzen schönen Grafiken von senkrecht aufeinander-stehenden Wellen sind nur Krücken unseres Geistes, der nich in der Lage ist die Wirklichkeit zu begreifen.
P.S. Glaube deinem Physik-Lehrer kein WortDas ist zwar ein vernünftiger Ansatz, aber inhaltlich falsch. Der Welle-Teilchen Dualismus hat nichts mit mangelnder Realitätsnähe zu tun sondern kommt davon, dass man versucht dem Laien eine Theorie mit gewohnten Begriffen zu erklären die dafür aber nicht geeignet sind. In der Quantenfeldtheorie wird dieser vermeintliche Widerspruch perfekt aufgelöst. Und das E- und das B-Feld sind physikalisch, d.h. messbar. Die stehen wirklich senkrecht aufeinander!
Das ändert natürlich nichts daran, dass der Grundgedanke richtig ist: Die physikalischen Modelle haben mit Wirklichkeit nichts zu tun. Wirklich ist nur das was ein Messinstrument anzeigt oder prinzipiell anzeigen könnte. Ob die eigentliche Ursache für fallende Äpfel nun virtuelle Gravitonen oder schubsende Engel ist demnach prinzipiell unbeantwortbar, bzw. die Antwort ist, dass es keine Antwort gibt. Man kann nur sagen, dass manche Modelle mehr oder weniger gut funktionieren.
knivil schrieb:
Der Raum selbst ist gefüllt mit kleinen Gewichtsstücken und Federn die diese Gewichtsstückchen verbinden.
Das ist wirklich eine Erklaerungskruecke.
Ja, ich weiß
. Aber hast du eine bessere Metapher wie man einem Laien Quantenfeldtheorie erklären kann? Ich bin da wirklich am Suchen, weil ich immer wieder Leuten begegne denen ich es gerne erklären würde. Aber auch die wunderbaren Erklärungen Feynmans richten sich an studierte Physiker und sind deshalb ungeeignet um jemandem mit dem Hintergrund eines Physik-LKs etwas zu erklären.
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Dafuer funktionieren die Beschreibungen ganz gut. So falsch koennen sie gar nicht sein.
Dem will und kann ich nicht widersprechen. Letztendlich sind wir Geschöpfe dieser Welt. Auch unser Gehirn hat sich in dieser Welt entwickelt. Wir können Teile, die unserer menschlich-subjektiver Wahrnehmung zugänglich sind, in unser menschlich-subjektiver Weise begreifen, die auch dann zu Ergebnisen führen, die unser Objektivität (menschlich-subjektiv) standhalten. Unser Gehirn wurde im Laufe der Evolution der Wirklichkeit in so weit angepaßt, das es unser überleben (und der Art) sicherte, Für sonst nichts weitere; daß wir Naturwissenschaften betreiben können liegt daran, daß für das Überleben ein "gewisses" Welterkennen von Vorteil war.
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Sehr geehrter Herr Moderator,
Was heißt "meßbar"? Soll dies bedeuten, daß das Ergebnis in objektiver Weise der Wirklichkeit entspricht? Ist nicht der Mensch der, der die Messung auswertet und dann seine Schlüße zieht? Was ist mit Schrödinger's Katze? Das arme Vieh...
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Exhumed schrieb:
Was heißt "meßbar"? Soll dies bedeuten, daß das Ergebnis in objektiver Weise der Wirklichkeit entspricht?
Ja.
Ist nicht der Mensch der, der die Messung auswertet und dann seine Schlüße zieht? Was ist mit Schrödinger's Katze? Das arme Vieh...
Was soll damit sein? Die bestätigt doch genau das was ich sage. Die Katze ist erst tot oder lebendig, wenn die Kiste geöffnet wird und dieser Zustand somit messbar wird.
Ich bin übrigens hier im Matheforum kein Moderator, aber das Tag neben dem Namen ist immer das gleiche, egal in welchem Unterforum.
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SeppJ schrieb:
Die Katze ist erst tot oder lebendig, wenn die Kiste geöffnet wird und dieser Zustand somit messbar wird.
Definiere messbar
Messbar bzw. Messung liegt immer im Auge des Betrachters...Ich habe beispielsweise letztens einen Artikel über "die Zeit" in der SdW gelesen, war ganz nett, aber: Wie definiere ich Zeit?
Aber das wird alles sehr philosophisch!
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SeppJ schrieb:
Ist nicht der Mensch der, der die Messung auswertet und dann seine Schlüße zieht? Was ist mit Schrödinger's Katze? Das arme Vieh...
Was soll damit sein? Die bestätigt doch genau das was ich sage. Die Katze ist erst tot oder lebendig, wenn die Kiste geöffnet wird und dieser Zustand somit messbar wird.
Und was ist mit der Messung, die die Katze ausgeführt hat, als sie "beschlossen" hat zu sterben? Wenn du nicht akzeptieren kannst, dass Katzen sowas können, sperr halt Schrödingers Assistenten in die Kiste.
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Ja
Das zeugt von einer unumstößlichen Überzeugung; Ein einfaches und knappes "Ja". Gut...aber wer hat diese Messgeräte konstruiert? Gott? (Gott, im Sinne einer Objektiven Autorität) Oder war es doch der Mensch? Nunja, der "Kollaps der Wellenfunktion" ist aber ein Beispiel für die Subjektivität in der sich der Mensch bewegt. Soblad wir messen, wird das Ergebnis real...real in unserer subjektiven Welt.
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Ja
Das zeugt von einer unumstößlichen Überzeugung; Ein einfaches und knappes "Ja". Gut...aber wer hat diese Messgeräte konstruiert? Gott? (Gott, im Sinne einer Objektiven Autorität) Oder war es doch der Mensch? Nunja, der "Kollaps der Wellenfunktion" ist aber ein Beispiel für die Subjektivität in der sich der Mensch bewegt. Soblad wir messen, wird das Ergebnis real...real in unserer subjektiven Welt.
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Bashar schrieb:
Und was ist mit der Messung, die die Katze ausgeführt hat, als sie "beschlossen" hat zu sterben? Wenn du nicht akzeptieren kannst, dass Katzen sowas können, sperr halt Schrödingers Assistenten in die Kiste.
Sollte sich etwas ändern dadurch dass ein "bewusster" Beobachter mit in der Kiste ist? Das ist doch magisches Denken. Die Katze weiß natürlich ob sie tot oder lebendig ist. Aber der Zustand dass eine Katze mit diesem Wissen in der Kiste ist, ist für den äußeren Beobachter nicht feststellbar, für ihn ist der Ausgang noch unbestimmt. An der Wahrscheinlichkeit dass hinterher eine tote oder lebendige Katze rauskommt ändert sich nichts dadurch, dass die Katze selber schon weiß ob sie lebt oder nicht.
GER_Moki schrieb:
Definiere messbar
Etwas was eine Veränderung an etwas anderem hervorrufen kann. Das andere nennt man dann ein Messgerät. Eine tote oder lebendige Katze zum Beispiel. Aber nicht die Wellenfunktion der Katze, diese ist nur ein abstraktes Konzept um damit auszurechnen ob die Katze lebt oder stirbt.
Wie definiere ich Zeit?
Zeit ist etwas, das Ereignisse in vorher und nachher ordnet. Sie wird gemessen mit einer Uhr. Eine Uhr ist ein periodischer Vorgang, d.h. ein Vorgang der wieder zu seiner Ausgangsposition zurückkehrt.
@Exhumed: Die Antwort auf deinen Beitrag wäre die gleiche wie die auf Bashars Beitrag. Bewusstsein oder ähnliches hat keine Sonderrolle. Die Katze weiß ob sie lebendig ist oder tot. Und sie weiß das ganz eindeutig. Aber in der Kiste sind zwei verschränkte Katzen die jeweils gegensätzliches wissen. Diese Zustände wechselwirken aber nicht, die Katze selbst ist nicht schizophren. Wenn die Kiste geöffnet wird und die Katze noch lebt, hat die Katze herauskommt die ganze Zeit gewusst, dass sie lebt. (und bei der toten Katze natürlich ebenso, wenn man wissen könnte, dass man tot ist).
Oje, der Thread ist ganz schön entgleist. Und ich bin quasi schuld, weil ich Philosophie reingebracht habe.
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Exhumed schrieb:
Was heißt "meßbar"?
Ganz einfach: A heißt messbar, wenn für alle E gilt: μ*(E) = μ*(E geschnitten A) + μ*(E\A)
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Michael E. schrieb:
Exhumed schrieb:
Was heißt "meßbar"?
Ganz einfach: A heißt messbar, wenn für alle E gilt: μ*(E) = μ*(E geschnitten A) + μ*(E\A)
Danke Michael...aber was beweiß das? Das alles was meßbar ist, berechenbar ist? Oder das alles was berechenbar ist, auch meßbar ist? Nunja...der Geometrie möge dies Genüge tun.
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Das ist pure Philosophie, und damit lässt sich alles in Frage stellen. Wir fassen einen Apfel an, fühlen ihn mit unseren Händen und sehen ihn mit unseren Augen, nehmen ihn auf diese Weise da und interpretieren die erhaltenen Daten mit unserem Gehirn und wissen damit, dass er existiert. Ob er jedoch der Philosophie nach reell existiert oder ob alles dann doch irgendwie ganz anders ist und wir uns alles nur passend zusammeninterpretieren, ist für die Physik denke ich nicht relevant.
Analog verhält sich das mit allen anderen Messdaten.
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Herr Sepp
Das Bewußtsein der Katze interessiert NULL, weil ich nicht objektiv sagen kann, daß eine Katze ein Bewußtsein (im Sinne: sich selbst bewußt sein und dem objektiven {wobei objektiv das Ultima Ratio des subjektiven Verstehenens darstellt, das nicht die Ultima Ratio der Realität darstellt !} verstehen der Welt) haben kann.
Ich sprach von dem subjektiven menschlichen Gedanken, daß er durch seine (von ihm gedacht objektiven) Messung, das Schicksal der Katze bestimmt, wenn auch nicht gewollt, da randomisiert. Aber das Messen, soll über den Tod der Katze entscheiden? Wer würfelt da? Gott?
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Exhumed schrieb:
Herr Sepp
Das Bewußtsein der Katze interessiert NULL, weil ich nicht objektiv sagen kann, daß eine Katze ein Bewußtsein (im Sinne: sich selbst bewußt sein und dem objektiven {wobei objektiv das Ultima Ratio des subjektiven Verstehenens darstellt, das nicht die Ultima Ratio der Realität darstellt !} verstehen der Welt) haben kann.Dann pack eben Schrödingers Freund in die Kiste.
Ich sprach von dem subjektiven menschlichen Gedanken, daß er durch seine (von ihm gedacht objektiven) Messung, das Schicksal der Katze bestimmt, wenn auch nicht gewollt, da randomisiert. Aber das Messen, soll über den Tod der Katze entscheiden? Wer würfelt da? Gott?
Häh, was? Ich verstehe nicht, was du meinst.
