Photonen-Licht- schwarzes "Loch"

Schnapprollo

Registriertes Mitglied
Hi "Ich",

Ich schrieb:
Die Photonen, die näher als 1,5 Schwarzschildradien am SL vorbeikommen, fallen rein, alle anderen werden je nach Abstand mehr oder weniger abgelenkt. Interessant ist vielleicht, dass ein SL Licht bei kleinen Abständen um beliebige Winkel ablenken kann, also z.B. auch ein paarmal rundrum.

Die Ablenkung der Photonen erfolgt eher nach der Zeitkomponente (deshalb Raumzeitkrümmung). Sie fallen nicht wie ein massiver Körper sondern erfahren ihre Ablenkung in der (für einen äußeren Beobachter) scheinbaren Änderung der Lichtgeschwindigkeit. Deshalb 'zerfällt' das Licht eines Sterns hinter einem SL auch nicht in seine Spektralfarben sondern alle Photonen - ob 'blau' oder 'rot' - kommen wider gleichzeitig beim Beobachter an (wenn sie nicht gerade direkt ins SL 'strahlen').
Bei bestimmter Konfiguration der Objekte erzeugt die 'Gravitationslinse' zwei oder mehrere identische Bilder vom weiter entfernten Objekt. Sind Objekte, Bilder und Beobachter exakt linear zueinander angeordnet, so können die Bilder sogar als Ring, einem so genannten Einstein’schen Ring, erscheinen. Im Gegensatz zu herkömmlichen Linsen besitzen Gravitationslinsen keine fokussierende Wirkung.
Die Photonenablenkung am SL (oder überhaupt im Gravitationsfeld) ist also nicht vergleichbar mit der Lichtbrechung in der 'normalen' Optik, die die Photonen nach Wellenlänge 'sortiert' und wieder zu einem Abbild fokussiert zusammensetzt.

... um beliebige Winkel ablenken kann, also z.B. auch ein paarmal rundrum.
Wenn ein Photon (=masselos -> keine Fliehkraft) einmal eine Kreisbahn eingeschlagen hat, wird es ewig da bleiben - es sei denn es 'stößt' mit einströmenden Teilchen zusammen.

http://de.wikipedia.org/wiki/Gravitationslinse

Gunter
 

Ich

Registriertes Mitglied
Hi,
Im Gegensatz zu herkömmlichen Linsen besitzen Gravitationslinsen keine fokussierende Wirkung.
freilich haben sie. Steht sogar in deinem Link.
Wenn ein Photon (=masselos -> keine Fliehkraft) einmal eine Kreisbahn eingeschlagen hat, wird es ewig da bleiben - es sei denn es 'stößt' mit einströmenden Teilchen zusammen.
Es gibt keine stabile Kreisbahn für Photonen. Je nachdem, wie genau man die Photonensphäre trifft, kreist das Photon beliebig oft, bis es wieder davonfliegt (oder reinfällt).
 

Schnapprollo

Registriertes Mitglied
Hi komet007,

stümmt. Und die Sache wird noch viel kompliszierterer. Die beobachteten Gravitationslinsen haben ja die Masse einer ganzen Galaxie. Ein masseärmeres SL müsste - um den gleichen Effekt beobachten zu können - viel weiter entfernt sein. Ein nahes SL würde lediglich (scheinbare) Sternpositionen verändern aber nicht zum Linseneffekt führen. Die 2. Hürde ist, dass - sollte eine Galaxie entgültig in ihr Zentrum gefallen sein und ein 'ruhiges' SL bilden - wir immer 'früher' kucken je weiter wir ins All sehen. D.h. bis so ein SL von uns beobachtet werden könnte müsste schon das Ereignis seiner Entstehung bis zur Erde gekommen sein, was bei Mrd. von Lichtjahren Entfernung und dem (angenommenen) Alter des Universums kein Pappenstiel ist.
Für die Beobachtung sind also relativ enge Grenzen gesetzt: nicht zu nah, nicht zu fern, nicht zu massearm und in einer Konstellation, dass hinter dem SL noch eine Photonenquelle sitzt.
Und ganz ganz vorsichtig möchte ich noch zu bedenken geben, dass ein SL bisher nur ein mathematisches Objekt ist. Es gibt zwar (mehr oder weniger wage) Hinweise auf deren Existenz (mit den Aussagen: "da müsste ...") aber die sonst in der Wissenschaft gängige Aussage: "da ist ...", wurde ja bisher auch noch nicht ernstzunehmend getroffen.

CU
Gunter
 

Schnapprollo

Registriertes Mitglied
Hi "Ich",

Es gibt keine stabile Kreisbahn für Photonen. Je nachdem, wie genau man die Photonensphäre trifft, kreist das Photon beliebig oft, bis es wieder davonfliegt (oder reinfällt).

... und das ist genau der Quatsch der entsteht, wenn man Photonen (immernoch) für kleine Glasmurmeln hält.
Nur mal so zum nachdenken:
Wie groß ist ein Photon der Radiofrequenzstrahlung von 1 kHz? - richtig! ~300 km (Wellenlänge = LG / Frequenz).
Was passiert, wenn ein 'Teil' des Photons mehr Gravitation abbekommt als der 300 km 'entfernte'? - genau das was wir beobachten: eine Bahnkrümmung. Und zwar völlig belanglos ob es sich um ein 300km-Photon oder um ein 750 millionstel Zentimeter großes 'Rotlichtphoton' handelt.
So, nun hat aber das Photon noch mehr auf Lager.
Es ist nämlich ein Quant, mit allen Vor- und Nachteilen der Quantenmechanik (Superposition, Instantanität, ...). D.h. sollte auch nur ein Teil des Photons irgendwie im SL hängenbleiben, bleibt das ganze Photon hängen. Also wenn ein Teil der em-Welle eine unendliche Zeitdehnung erfährt, bleibt das Photon 'kleben'. Anders als bei Teilchen (z.B. Elektronen) ist das Photon an sich nicht in der Lage einfach Energie abzugeben ohne selbst völlig vernichtet zu werden. Auch eine Bahnänderung ist (ausser durch den Zeitkrümmungseffekt der Gravitation) ohne völlige Vernichtung des Photons (als Individuum) nicht möglich. Das Photon besitzt ja auch keinen Impuls (im klassischen Sinn), der Bahnimpuls p ist ein Quantenimpuls (p=h*omega / c). Durch die Bewegung des Photons mit c ist nach E=mc² die Masse gleich Null. Damit ist es auch für alle anderen Felder (Magnetisch oder Elektrisch) immun. Das 'Verlassen' einer gravimetrischen Kreisbahn würde aber dadurch auch bedeuten, dass das Photon (zumindest kurzzeitig) mit Überlichtgeschw. unterwegs sein müßte.
Verlassen kann es das SL also nur, wenn es sich von einem Teilchen (z.B. Elektron) absorbieren und in Form eines 'neuen' Photons in eine andere Richtung emittieren lässt oder selbst genug Energie besitzt um sich in ein Teilchenpaar zu 'verwandeln'.
Zusammengefasst: die Idee mit der Photon-sphäre ist zwar ziemlich spassig, lässt sich aber mit den bekannten und beobachtbaren Eigenschaften von Photonen nicht in Übereinstimmung bringen.
Interessant wäre allerdings, wenn die Amplitude eines Photons den Ereignishorizont überschreitet. Erwartungsgemäß nach der RT würde der in den Ereignishorizont eintauchende Teil abgeschnitten. Damit würde aber automatisch die Wellenlänge des Quants verkürzt und es sozusagen aus dem Nichts Energie aufnehmen und das SL verlassen. Nach der QT würde dem Quant nicht sowas schlimmes passieren. Durch die Instantanität der em-Welle spielt die gravimetrische Zeitdehnung keine Rolle. Die Bahn des Wellenpaketes würde sich maximal so abändern, dass das Photon in jedem Fall vor einer halben Kreisbahn das SL verlässt. Das würde auch bedeuten, dass ein SL für ein frontal eintreffendes Photon mit einer Wellenlänge größer dem Ereignishorizonts 'tranzparent' wäre.
So oder so, das mit der Kreisbahn ist Illusion.


CU
Gunter
 

jonas

Registriertes Mitglied
Schnapprollo schrieb:
Interessant wäre allerdings, wenn die Amplitude eines Photons den Ereignishorizont überschreitet
Jetzt haste aber Deinen Geist etwas überdehnt :) Wie könnte sowas abstraktes wie ein Amplitude eine räumliche Dimension annehmen? Amplituden haben ja nur in graphischen Darstellungen eine solche Dimension, in der Realität sind sie Wirkungsspitzen. Die Wirkung wird vom SL vielleicht beeinflusst und gegenüber dem Rest der Welt verändert. Auf die Energie des Quants sollte das aber keine wie auch immer geartete Rückwirkung haben.

Edit: Nehme das "wie auch immer geartete" zurück. Aber "Eindringen" der Amplitude ins SL als gedanklichen Wirbelsturm zu kennzeichnen halte ich mal aufrecht ;)
 
Zuletzt bearbeitet:

atomics

Registriertes Mitglied
Ein "Halo" mit einander,
wau, Ihr übertrefft Euch ja alle gegenseitig, es fing vor einigen Tagen alles ganz klein an und nun, nachdem Schnapprollo Gunter eine galaktische "Antwort" oder "These" aufgestellt hat, sind alle einwenig leise geworden, selbst Du "Ich" , scheinst verblüfft zu sein. Schön so.

Aber nun eine Frage:

Durch was können sich Photonen nun genau umwandeln und in was, nur indem sie von einem Elektron absorbiert werden, oder haben sie noch andere Möglichkeiten.
Wenn es aber ein Elektron mehr hat, da es ja von einem absorbiert wird, wie soll es sich dann nach Deiner Aussage in ein "neues" Photon umwandeln, es ist dann doch kein Photon mehr, es entspricht doch dann nicht mehr der Def. eines Photon, oder.

Wenn ich davon ausgehe, dass Photonen Energieträger sind sollten sie ja auch Wechselwirkungen eingehen können.
Warum "un"endlich Zeitdehnung? sie kann doch nur endlich sein.

Nochmal eine Fragenwiederholung:

Ich habe vor wenigen Tagen einen Artikel gelesen, dass jemand festgestellt hatte, dass doch Teilchen aus dem SL entweichen, bzw. abgegeben werden könne. Könnt Ihr mir evtl. weiterhelfen?
Danke


atomics
 

Schnapprollo

Registriertes Mitglied
Hi jonas, hallo Ich,

jonas schrieb:
Jetzt haste aber Deinen Geist etwas überdehnt :) Wie könnte sowas abstraktes wie ein Amplitude eine räumliche Dimension annehmen?
So abstrakt ist das garnich. Nicht umsonst haben nämlich die Antennen von Radios oder (moderner) von Satelitenschüsseln ihre bestimmten Ausmaße und Ausrichtung. Den 'besten' Empfang für Radiowellen (LW, MW,KW und andere amplitudenmodulierte Radiowellen) hat man mit Antennen der Länge lambda / 2 (Wellenlänge der Sendefrequenz / 2) mit der Ausrichtung der elektrischen Komponente der Radiowellen (also horizontal oder vertikal). In den meisten Radio-Empfängern wird jedoch die magnetische Komponente mit dem Ferritkern eingefangen weil man an eine kleine Kofferheule nicht unbedingt ein kilometerlanges Kabel hängt. Bei UKW ist es etwas anders, weil die Infos frequenzmoduliert in eine Trägerwelle eingebettet sind.
Das mit der Amplitude hat aber noch andere praktische Bedeutungen. Die Sendeantenne in der Microwelle ist nämlich genau so lang, dass ihre ausgesanten Photonen gerade der Wellenlänge der Schwingung von Wassermolekülen entsprechen und dass sich entweder Antenne oder Gargut drehen müssen um eine gleichmäßige Erhitzung zu erreichen liegt an der räumlichen Polarisation der Photonen.

oder zur bildlichen Vorstellung: http://www.ib-glade.de/images/welle.gif

Das Wellenpaket in der Abbildung entspricht einem Photon. Die Amplituden verkörpern den Wellencharakter, das Gesamtpaket den Teilchencharakter, die 'Teilchenbahn' entspricht der x-Koordinate.
Das kuriose und meist zu Trugschlüssen führende an diesem Wellenpaket ist, dass sich das Paket nicht wie eine mechanische Schwingung erst aufbaut (die meisten Physiklehrer werden das wohl nie kapieren), sondern instantan (zeitgleich) ist. Es gibt also keine halbe Schwingung wie es eben auch keine halben Photonen gibt.
Natürlich könnte man auf die Idee kommen die Entstehung einer z.B. 1Hz-em-Welle (braucht 1 Sek. zur 'Entstehung') nach 0.5 sek abzubrechen. Was würde passieren? Nun entweder die Energie (-> Plancksches Wirkungsquantum) reicht aus um eine 2Hz-Welle zu erzeugen oder es passiert garnix.

So, auf dieser Grundlage können wir jetzt weitermachen, wenn wir uns nämlich überlegen was passiert wenn der Amplitude etwas passiert (also z.B. ein Teil abgeschnitten, sie durch die Raumzeitkrümmung eines SL verformt oder von einem sich bewegendem Sender erzeugt wird).



Ich schrieb:
... wo hast du denn das alles her?

Eigendlich ganz einfach. Man nimmt eine handelsübliche Formelsammlung 'Physik' und versucht nicht die Formeln auswendig zu lernen und ihnen blind zu verdrauen, sondern schaut mal dahinter, was sie eigendlich 'meinen'. Interessanterweise lassen sich nämlich alle auf eine Beziehung zwischen Raum und Zeit zurückführen und dann begreift man auch Quantenphysik oder M-Theorie und findet die Stolperfallen und logischen 'Kurzschlüsse'. Ein Bsp.: Jeder (postuliere ich jetzt mal) kennt die Pythagorasformel c²=a²+b². Die Lösung der Formel (rein mathematisch) ergibt aber 2 Ergebnisse wie das Potenzfunktionen so im Allgemeinen machen. Praktisch oder physikalich käme nie jemand auf die Idee, eine negative Fläche ernst zu nehmen. Ich könnte aber mal einen logischen Kurzschluss machen und behaupten, dass die Gültigkeit des Pythagoras physikalisch die Existenz eines parallel-'Negativraumes' beweist. Ist doch toll - aber eben Blödsinn.
Man sollte also wissen - oder ab und zu in der Realität nachschauen - welche möglichen mathematischen Beziehungen tatsächlich unsere physische Welt beschreiben können und an welcher Stelle Unsinn rauskommt.

CU's
Gunter
 

Ich

Registriertes Mitglied
Man nimmt eine handelsübliche Formelsammlung 'Physik' und versucht nicht die Formeln auswendig zu lernen und ihnen blind zu verdrauen, sondern schaut mal dahinter, was sie eigendlich 'meinen'.
Ja, irgendsowas hab ich mir gedacht.;)
 

Schnapprollo

Registriertes Mitglied
Moin atomics,

Ich habe vor wenigen Tagen einen Artikel gelesen, dass jemand festgestellt hatte, dass doch Teilchen aus dem SL entweichen, bzw. abgegeben werden könne. Könnt Ihr mir evtl. weiterhelfen?

Das ist nicht ganz einfach, aber wir versuchens mal. Alles was jetzt kommt ist rein theoretischer Natur! (ich wollte das nochmal betonen bevor wieder jemad in den Irrglauben verfällt theoretischer Physik blind hinterherrennen zu müssen. Es hat also alles nichts mit beobachteten Tatsachen zu tun sondern sind Rückschlüsse von beobachtetem Verhalten und mathematischen Zusammenhängen - die meisten Wissenschaftler vergessen leider diese Fußnote).

Erst noch etwas Historie wegen der Zusammenhänge.
Am Anfang stand die Aussage von Einstein zur Absolutheit der Lichtgeschwindigkeit - was auch logisch ist, wenn Raum und Zeit so miteinander verknüpft sind, dass wenn der Raum (Meter) schrumpft, auch die Zeit (Sekunde) schrumpft. Deshalb ergibt sich immerwieder Raum/Zeit (Kilometer/Sekunde) ist max. ~300000km/s = c. Er nannte das gesamte Gebilde kurz Raumzeit. Dann kam das Problem wenn sich Licht mit c ausbreitet, dann wie? Der photoelektrische Effekt brachte das Quant (Photon) hervor und die Lichtausbreitung was ohne Äther oder irgendein 'Trägermedium' möglich. De Broglie und Compton erweiterten die Welle-Teilchen-Eigenschaft von Photonen auch auf andere Teilchen. Einstein bastelte weiter an der Raum-Zeit-Beziehung und stellte fest, dass sich die Raumzeit durch Gravitation krümmen lässt. Er verglich die Gravitationswirkung mit einer beschleunigten Bewegung und kam letztendlich auf E=mc². Was dabei leider Vergessen wurde ist, dass eine lineare Beschleunigung irgendwann an der c-Grenze aufhört die gravitative Beschleunigung nicht. Die logische Frage wäre also in diesem Moment schon gewesen: 'Wo nimmt die Gravitation ihre Energie für die Beschleunigung her?' - ist aber leider nicht gestellt worden. Also bleiben wir bei der 'Vermutung' Masse erzeugt Gravitation (wie auch immer).
Mit dem wegfallen der Äthertheorie kamen neue Probleme nämlich: Wieso wirkt die elektrostatische Abstoßung (oder Anziehung) auch im Vakuum wenn kein 'Äther' zur Kraftübertragung da ist?
Diese Frage blieb solange offen bis man das beim Photoeffekt gefundene Wirkungsquantum näher untersuchte. Damit war sichergestellt, dass Elektronen nicht wie zu erwarten bei 0°K in den Atomkern strürzen weil sie keine Energie mehr haben sondern auf (zunächst) stabilen Bahnen im Grundzustand umherschwirren. Die große Überaschung kam mit dem berühmten Doppelspaltexperiment für Elektronen was dazu führte, dass die Voraussagen von Compton und de Broglie nachgewiesen wurden - und noch mehr. Das Superpositionsprinzip und die Instantanität der Quantenmechanik wurden gefunden. Damit waren Phänomene wie Laser und Halbleiterelektronik erklärbar.
Letztendlich führte das aber auch zu den Unschärferelationen von Heisenberg für Vorgänge unterhalb des Planckschen Wirkungsquantums und der mathematischen Darstellung in diesem Bereich durch die Schrödinger-Gleichungen. Damit war der Weg frei für die Krafübertragung im Vakuum, setzte aber auch voraus, dass das Vakuum ein Energielevel besitzt, was mit dem Casimireffekt nachgewiesen wurde.
Nach der Unschärferelation (genauer eigendlich 2) war es möglich für kurze Zeitabschnitte in kleinen Raumbereichen 'virtuelle' Teilchen aus der Vakuumenergie zu erzeugen. Das 'virtuell' bezieht sich darauf, dass sich das Vakuum so verhält als WÄREN da Teilchen (nicht das sie da auch sind!).
Mit diesem Wissen erzeugte der Herr Feynman (Richard, Philips) seine mathematischen (!) Diagramme, die die Wechselwirkungen der Teilchen über das Vakuum beschreiben.

Mr. Hawking nahm nun diese Diagramme mit in ein Schwarzes Loch und plazierte es mitten auf den Ereignishorizont. Nach einigen dieser Diagramme WÄHRE es möglich, dass das Vakuum aus seiner Energie innerhalb der Unschärferelation ein Teilchenpaar (also Teilchen + Antiteilchen) oder 2 virtuelle Photonen erzeugt. Nach der bisherigen Vorstellung von Ereignishorizonten wäre es (theoretisch) möglich, dass bei dieser Paarerzeugung ein Teilchen ausserhalb und ein Teilchen innerhalb des Ereignishorizontes 'gebildet' wird. Das Ausserhalb hat Glück und würde zu einem realen Teilchen (entgegen aller Energieerhaltungssätze) und könnte das SL verlassen. Das andere hat Pech gehabt und trägt im Prinzip zur Masseanreicherung des SL bei. Ein Zerstrahlen des SL an sich ist dabei also mehr als fraglich.
Bei diesem Szenario bleiben aber die quantenphysikalischen Effekte - wenn nämlich die Unschärfen das Wirkungsquantum erreichen (das Teilchen also real wird) - völlig ignoriert im Raum stehen.
Mit Einstein kommen wir leider auch nicht weiter, der sagt nämlich kein Wort darüber, wie dei Gravitation als einzige Wechselwirkung den Ereignishorizont überwindet und sich unbeeindruckt in Raum und Zeit breitmacht (die ja eigendlich unendlich verkrümmt sind).

Du siehst hier ist viiiiel Platz für allerlei Spekulationen.
Selbst wenn man alle gängigen Theorien zusammenschmeist hat man zwar ein mathematisches Konstrukt, aber ob das noch mit der Realität in Einklang steht bleibt fraglich.



bis später
Gunter
 

Mark Striper

Registriertes Mitglied
Öhhhm, mal ´ne kurze Zwischenfrage eines Laien: :confused:

Du sagst, daß eine e.m. Welle von 1 khz 300 km lang, und ein Photon wäre.
Dieses Photon können man nicht beschneiden.

Irgendwie ist mein Weltbild jetzt etwas ins Wanken geraten, denn ich stellte mir
bis jetzt immer vor, daß jede einzelne e.m. Welle aus jeder Menge Photonen besteht.

Desweiteren kann ich diese 1 khz Welle beliebig verändern.
In meinem Synthesizer kann ich aus Sinuswellen, z.B. Dreiecks- oder Sägezahnwellen machen.
In meinem Dimmer im Wohnzimmer werden meine Sinuswellen praktisch abgehackt, wenn ich das Licht dimme.

Also einer von uns beiden ist jetzt mächtig auf dem Holzweg,
und ich will auch nicht ausschließen, daß ICH das sein könnte.
 

mac

Registriertes Mitglied
Hallo Mark,
Desweiteren kann ich diese 1 khz Welle beliebig verändern.
In meinem Synthesizer kann ich aus Sinuswellen, z.B. Dreiecks- oder Sägezahnwellen machen.
In meinem Dimmer im Wohnzimmer werden meine Sinuswellen praktisch abgehackt, wenn ich das Licht dimme.
das was Du hier siehst, hat natürlich nichts mit einzelnen Photonen zu tun. Mit Deinem Oszi. mißt Du Spannungsverläufe, die durch das gemeinsame Verhalten sehr vieler Elektronen (noch nicht einmal Photonen) zustande kommt. Wenn Dein Dimmer den Spannungsverlauf abhackt, tut er das keineswegs abrupt, das sieht mit Deinem Oszi nur so aus, wenn Du die Zeitauflösung hochdrehst, und dir das abgehackte Ende der Sinuswelle ansiehst, wirst Du einige kleine, aber viel höher frequente Sinsusschwingungen mit einer immer schwächer werdenden Amplitude sehen.

Soweit mir bekannt, gibt es keine Meßinstrumente, die die Sinusschwingung eines einzelnen Photons zeigen können. Einzelne Photonen kann man z.B. mit einem sogenannden Sekundärelektronenvervielfacher nachweisen, diese Photonen müssen dann aber genügend energiereich sein, um zu einer Ionisation fähig zu sein.

Herzliche Grüße

MAC
 

jonas

Registriertes Mitglied
Soweit ich mich an meinen Physikunterricht erinnere kann man erst ab einer hohen Frequenz den Teilchencharakter des Lichts erkennen. Bei niederen Frequenzen, insbesondere bei solchen wie 1 kHz dominiert der Wellencharakter.

Wenn Du in einem Leiter, wie z.B. der Elektronik deines Synthys, Sägezahnströme erzeugst, Rechteckspannung, oder was auch immer, dann straheln sie auch entsprechend komplexe Felder ab. Nämlich zunächst ein elektrisches Feld und senkrecht dazu (rechte Hand Regel) ein magnetisches. Durch die Veränderung der Spannung im Leiter verändern sich diese Felder und breiten sich mit Lichtgeschwindigkeit im Raum fort. Auf diese Art und Weise bilden sich Raum Feldstärken, die mal stärker und mal schwächer werden, und die ein Beobachter dann als Welle wahrnimmt.

Wie gesagt, diese anschauliche Vorstellung ist bei niederen Frequenzen wie Radiostrahlung legitim. Der von Schnapprollo beschriebene Versuch eine 1 kHz Welle zu erzeugen, die nach der Hälfte der Zeit abgebrochen wird führt demnach mitnichten zu einer 2 kHz Welle, sondern zu einem Puls von einer halben tausendstel Sekunde. Hierbei kann man nicht wirklich von einer Welle sprechen.

Wenn Du im Synthy die Wellenprofile veränderst, so kommt es im Raum drumrum zu einem entsprechend komplexen Rauf und Runter der EM-Kraftwirkung, und zwar genauso rechteckig, rund, oder dreieckig , wie Du sie erzeugt hast. Wie gesagt, die Vorstellung von 1 Photon pro Welle ist bei diesen Frequenzen schlicht Unsinn.
 

Mark Striper

Registriertes Mitglied
Danke für die Antworten, so in etwas dachte ich mir das nämlich auch.
Im Detail habe ich mich mit der Materie allerdings noch nicht eingehender beschäftigt.
 

Schnapprollo

Registriertes Mitglied
Hi Leute,

also nochmal. Das was ihr mit dem Sythi macht ist das einfache erzeugen einer elektrischen Welle - genauer einen Spannungsverlauf. Genau wie ein Oszillator ohne Abschirmung meist die 50Hz SPANNUNG (elektrische Komponente) des Stromnetzes empfängt. Das ganze hat aber nichts mit em-Strahlung zu tun - also elekto-magnetischen Wellen. Das Problem gab es schon zu Herz's Zeiten, weil es partout nicht gelang Sägezahn- oder Rechteckwellen kabellos zu übertragen. Aus diesem Grund klingen KW-Radioübertragungen auch etwas verfremdet. Erst das UKW-Verfahren konnte mit der Trägerwelle einigermaßen andere Schwingungsformen nachbilden.
Es ist also ein Riesenunterschied, ob man ein einem 'normalen' Stromkreis eine Spannungswelle erzeugt oder einen Schwinkreis mit elektrischer und magnetischer Komponente betreibt (also bitte nochmal nachschauen!). Und weil ihr's seit helf ich euch da mal über'n Berg.

Elektromagnetische Strahlung, im Prinzip Wellen, die durch Schwingung oder Beschleunigung elektrischer Ladungen entstehen. Elektromagnetische Wellen haben, wie ihr Name ausdrückt, eine elektrische und eine magnetische Komponente. Das Spektrum der elektromagnetischen Strahlung erstreckt sich von Wellen mit extrem hoher Frequenz und entsprechend kleiner Wellenlänge bis zu extrem niedriger Frequenz und großer Wellenlänge. Das sichtbare Licht stellt nur einen sehr kleinen Teil aus dem elektromagnetischen Spektrum dar. Das gesamte elektromagnetische Spektrum besteht, nach abnehmender Frequenz geordnet, aus Gammastrahlung, harter und weicher Röntgenstrahlung, Ultraviolettstrahlung, sichtbarem Licht, Infrarotstrahlung, Mikrowellen und Radiowellen.


Im Gegensatz zu Wasserwellen oder Schallwellen (siehe Schall) sind elektromagnetische Wellen bei ihrer Ausbreitung nicht auf Materie als Medium angewiesen. Daher können Licht-, Radio- und andere elektromagnetische Wellen auch den interplanetaren und den interstellaren Raum durchqueren und gelangen auf diesem Weg von den Sternen wie der Sonne zur Erde. Elektromagnetische Wellen sind aber ebenfalls in der Lage, sich durch Materie fortzupflanzen. So können sich diese Wellen nach bestimmten Gesetzmäßigkeiten (z. B. in Abhängigkeit der Frequenz) beispielsweise auch entlang von Strom- oder Glasfaserkabeln (siehe Faseroptik) ausbreiten. Unabhängig von ihrer Frequenz bzw. Wellenlänge bewegen sich elektromagnetische Wellen im Vakuum stets mit der Geschwindigkeit von 299 792 Kilometern pro Sekunde fort. Jede elektromagnetische Strahlung weist die typischen Merkmale der Wellenausbreitung (siehe Welle; Schwingung) auf, also auch Beugung und Interferenz. Die Wellenlängen reichen von einigen milliardstel Zentimeter bis zu mehreren Kilometern. Abhängig von ihrer Wellenlänge bzw. Frequenz haben sie verschiedene Charakteristika, zu denen Durchdringungsvermögen, Wärmewirkung oder Sichtbarkeit gehören können.
Der englische Physiker James Clerk Maxwell veröffentlichte in den sechziger Jahren des 19. Jahrhunderts eine Theorie der elektromagnetischen Wellen. Auf den Überlegungen Faradays aufbauend beschrieb Maxwell mit Hilfe mathematischer Methoden die Theorie des elektromagnetischen Feldes. Er stellte fest, dass das sichtbare Licht ein elektromagnetisches Phänomen ist.

Schon seit Anfang des 19. Jahrhunderts wussten die Physiker, dass sich Licht als transversale Welle ausbreitet. Dabei verläuft die Schwingung senkrecht zur Ausbreitungsrichtung. Die Forscher glaubten aber, die Lichtwelle benötige ein Medium (also Materie), um sich darin ausbreiten zu können. Als solches Medium postulierten sie eine extrem leichte und flüchtige Substanz, die sie Äther nannten und die nicht nachzuweisen sei. Maxwells Theorie machte nun eine solche Annahme überflüssig. 1888 brachte Heinrich Hertz den experimentellen Beleg für Maxwells Überlegungen. Doch war die Äther-Theorie damit nicht sofort aus der Welt geschafft, denn sie entsprach der Newton’schen Auffassung vom Universum als einem absoluten Raum-Zeit-System. Gegen Ende des 19. Jahrhunderts führten der amerikanische Physiker Albert Abraham Michelson und ein Landsmann, der Chemiker Edward Williams Morley, ein berühmt gewordenes Experiment durch. Dieser Versuch widerlegte endgültig die Äther-Theorie und stellte gleichzeitig einen Meilenstein in der Entwicklung der Relativitätstheorie dar. Dem Experiment zufolge ist im Vakuum die Geschwindigkeit einer elektromagnetischen Strahlung (also auch des Lichts) stets dieselbe, gleichgültig, in welcher Richtung und wie schnell sich die Strahlungsquelle und/oder der Beobachter bewegt.

Zu Beginn des 20. Jahrhunderts erkannten die Physiker, dass die Wellentheorie nicht alle Eigenschaften der Strahlung erklären kann. Im Jahr 1900 bewies der deutsche Physiker Max Planck, dass die Emission und die Absorption von Strahlung immer nur in ganz bestimmten Portionen, den so genannten Quanten, geschehen können. Bald darauf, 1904, konnte Albert Einstein die zunächst ungewöhnlichen Ergebnisse erklären, die man bei Versuchen mit dem äußeren photoelektrischen Effekt erhalten hatte. Er postulierte dazu, dass sich die elektromagnetische Strahlung auch wie ein Teilchen verhalten kann – dieser Aspekt ging unter der Bezeichnung Welle-Teilchen-Dualismus in die Geschichte ein.

Andere Phänomene, die bei der Wechselwirkung zwischen Strahlung und Materie auftreten, sind ebenfalls nur mit Hilfe der Quantentheorie zu deuten. Die Physiker müssen also anerkennen, dass die Eigenschaften der elektromagnetischen Strahlung zum einen die einer Welle und zum anderen die eines Teilchens sind. Das entsprechende Konzept, dass auch Materie sowohl teilchenähnliche als auch wellenähnliche Merkmale annehmen kann, wurde 1925 von dem französischen Physiker Louis de Broglie entwickelt.
Photon (auch Lichtquant, Strahlungsquant oder Energiequant), Bezeichnung aus der Quantentheorie für die kleinsten Energieteilchen elektromagnetischer Strahlung. Die Photonen bilden in der Teilchenphysik eine eigene Familie von Elementarteilchen. Die Energie E eines Photons wird mit der Gleichung E = hu berechnet, wobei h eine Universalkonstante (Planck’sches Wirkungsquantum) ist und u die Frequenz (Anzahl der Schwingungen pro Sekunde) des Lichts bzw. der elektromagnetischen Strahlung (also auch Röntgenstrahlung, Gammastrahlung usw.). Der Impuls eines Photons, auch Quantenimpuls p, berechnet sich nach p = hu/c, wobei c die Lichtgeschwindigkeit symbolisiert. Die Richtung des Impulses entspricht der Ausbreitungsrichtung der Strahlung. Weil Photonen sich mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten, ist ihre so genannte Ruhemasse nach der speziellen Relativitätstheorie gleich Null. Diese Teilchen haben außerdem keine elektrische Ladung und auch kein magnetisches Moment – aus diesem Grund lassen sich Photonen nicht durch elektrische oder magnetische Felder ablenken. Diese Teilchen besitzen sowohl die Eigenschaften eines Teilchens als auch die Charakteristika einer Welle, was als Welle-Teilchen-Dualismus bezeichnet wird.
Max Planck, der Begründer der Quantentheorie, nahm an, dass die Materie Energie nicht beliebig, sondern nur in kleinen Portionen (in Quanten) abgeben oder aufnehmen kann. Planck stellt diese Theorie erstmals 1900 der Fachwelt vor. Weder er noch andere Wissenschaftler seiner Zeit erkannten auf Anhieb die Tragweite dieser Theorie. Im zweiten Schritt griff fünf Jahre später Albert Einstein diese Idee auf und entwickelte seine Lichtquantenhypothese u. a. zur Erklärung des photoelektrischen Effekts (siehe Photoeffekt). Den experimentellen Beweis für die Existenz der Lichtquanten bzw. Photonen lieferte u. a. Arthur Holly Compton bei seinen Untersuchungen mit Röntgenstrahlen.
Dass Materie in Energie und Energie in Materie umwandelbar ist, zeigte ein Experiment, das Forscher 1997 am Linearbeschleuniger in Stanford durchführten. Mit Hilfe modernster Technik gelang es der Gruppe, aus Photonen Materie in Form von Positronen zu erzeugen.


Microsoft ® Encarta ® 2007 © 1993-2006 Microsoft Corporation. Alle Rechte vorbehalten.

So, können wir jetzt weiter machen?Gunter
 

jonas

Registriertes Mitglied
Hi Schnapprollo

Inzwischen bin ich höchst verunsichert im Bezug darauf, wie ich Dich einschätzen soll. Entweder als Abiturient, der gut versteht Diskussion mit Zitaten aus Wiki und Encarta so zu verkomplizieren, dass andere erstmal zurückschrecken, oder als Professor der theoretischen Physik, der nicht in der Lage ist seine Gedanken verständlich rüberzubringen.

Aber zunächst mal zum Schwingkreis: Die Magnetspule im Schwingkreis hat nichts, aber auch rein garnichts mit der magnetischen Komponente der EM Strahlung zu tun. Mit einem Schalter, der die Polarität umkehrt und einem Potentiometer (=veränderlicher Widerstand, sowas wie der Lautstärkeregler) kann ich mechanisch das exakt gleiche Phänomen, also eine EM-Welle, mechanisch/manuell erzeugen. Ich muss nur ein bisschen jonglieren, sodass der Strom in der Sendeantenne entsprechend hin- und herläuft und die Spannung rauf und runter geht.

Die Amplitudenmodulation (LW, MW, KW) im Radio ist deswegen so verfremdet, weil sie anfällig für Interferenzen mit anderen Funkwellen ist, die durch Interferenz überlagern. UKW ist Frequenzmoduliert, dh die Frequenzinformation der Musik/Sprache steckt in den Frequenzdifferenzen aufeinanderfolgender Wellen, und nicht mehr in der Amplitudendifferenz aufeinanderfolgender Wellen. FM ist dadurch deutlich robuster gegen interferente Störungen als AM.

Dass sich Rechteckspannungen so schwer kabellos übertragen liessen, lag damals wohl eher an der trägen Röhren Elektronik, die abrupte Feldänderungen nicht schnell genug verstärken konnten, sodass am Empfänger nur schön abgerundete "Ecken" zu sehen waren.
 
Zuletzt bearbeitet:

Schnapprollo

Registriertes Mitglied
Hi jonas,

Ich muss nur ein bisschen jonglieren, sodass der Strom in der Sendeantenne entsprechend hin- und herläuft und die Spannung rauf und runter geht.

... und was erzeugt die hin- und herlaufende Spannung? - HÄÄ?!?! - genau ein MAGNETFELD - das wieder eine Spannung induziert, die wieder ein Magnetfeld induziert, ... bis die Energie alle ist. Du brauchst ja nur mal einen em-Schwingkreis langsam strecken. Also die Kondensatorplatten auseinanderdrehen bis sie 180° auseinanderstehen und dann lassen wir langsam die Platten wech bis wir nur noch die Kabelenden haben und zuallerletzt dröseln wir noch die Windungen der Spule auseinander bis die völlig gestreckt sind und erhalten: - eine stinknormale Senderantenne, die em-Wellen aussendet aber trotzdem noch ein em-Schwingkreis ist.

Die Verzerrungen von 'nicht-sinus-Wellen' im KW (LW,KW, Mikrowellen, ...) -bereich entstehen auch in einem völlig abgeschirmten Raum wenn die Sende- und Empfangsantenne nur Zentimeter auseinanderstehen. Kannste jeden Funkamateur fragen oder besser selber mal versuchen. Und wenn du dann gerade dabei bist, kannst ja gleich noch mit modernster Technik versuchen eine Rechteckwelle zu übertragen - 'Rechtecklichtwellen' wär'n sicher ein Grund für'n Nobelpreis.

Gunter
 

Mark Striper

Registriertes Mitglied
@Schnapprollo:
Aus deinen eingefügten Zitaten geht hervor, wie die Energie eines Photons berechnet wird,
und dabei spielt die Frequenz eine Rolle. So weit so gut.
Du aber sagst, daß eine komplette Schwingung (1 Schwingungspriode) immer = 1 Photon wäre !
Ich glaube (nicht weiß !), daß das nicht stimmt.
Du hast es selbst zitiert:

Photon[...]Bezeichnung aus der Quantentheorie für die kleinsten Energieteilchen elektromagnetischer Strahlung.

Soll eine (1) Schwingungsperiode jetzt das kleinste Energieteilchen einer e.m. Welle sein ?
 
Zuletzt bearbeitet:

atomics

Registriertes Mitglied
Hallo Gunter Schnapprollo,
ich hoffe, dass ich falsch liege, aber Dein letzter Satz gefällt mir absolut nicht, er grenzt an Arroganz!
Ich bitte Dich nicht hier als "Überwisser" hinzustellen. Danke.
Die Leute, welche hier mitmachen kommen sicherlich aus verschiedenen Interessensgebieten und haben mehr oder weniger Ahnung!
Zitate aus einem Buch oder anderen Quellen einfach "zusammenzuschrieben", entschuldige bitte, aber das können fast alle, o.k..

Ich hatte Dich auch gebeten etwas leichter zu schreiben, somit können auch andere Interessenten mithalten. Nochmals vielen Dank.

Meine Frage hast Du jedenfalls noch nicht beantwortet, ich hoffe sie ist Dir nicht zu einfach bzw. geht Dir nicht weit genung in Richtung "Deines Bildungshorizontes" oder "Deiner Bibliothek"?

Du vermittelst hier jedenfalls fast allen den Eindruck eines "Alleswissers"!
Ich fande es äußerst interessant, dass sich auch Leute aus anderen Bereichen für dieses Thema interessieren. Und mit ihren Beispielen kommen.


"So könne wir jetzt weiter machen?"
Atomics
 
Oben