Was genau ist EM-Strahlung?

[Apollo]

Elektro-magnetische Strahlung (EMS) besteht aus Photonen (Masse = 0) und bewegt sich im absoluten Vakuum mit circa 299793 km/s. Doch warum wird sie EMS genannt? Was haben Photonen mit Elektromagnetismus zu tun. Afaik ist Elektromagnetismus die Eigenschaft von Elektronen, ein Magnetfeld zu erzeugen. EMS mit relativ kleinen Wellenlängen hat mehr Energie als EMS mit relativ großen Wellenlängen. Doch in welcher Form wird die Energie per EMS übertragen? Danke im voraus!

[Lt. Cmdr Lin]

Hi Apollo,

Was haben Photonen mit Elektromagnetismus zu tun. Afaik ist Elektromagnetismus die Eigenschaft von Elektronen, ein Magnetfeld zu erzeugen. EMS mit relativ kleinen Wellenlängen hat mehr Energie als EMS mit relativ großen Wellenlängen

Licht für unsere Begriffe ist ein sichtbarer Teil des gesamten Spektrums elektromagnetischer Strahlung - es ist kein Elektron und hat nichts damit zu tun. Das Licht, also das einzelne Photonen, ist (bis jetzt) das kleinstmögliche massenlose Träger energetischer Ladung, auch Quant genannt. Es hat Wellen und Teilcheneigenschaften, die mit den bisherigen Vorstellungsmodellen nicht erklärbar sind, das Licht (sowie auch alle anderen elektromagnetischen Teilchen) schwingen mit einer bestimmten Frequenz und Amplitude (h *v - h-querstrich mal nü - die Materiefeinstrukturkonstante mal der Schwingungsfrequenz) das sie bei bestimmten Bedingungen zwischen den Zuständen fluktuieren und durch die mathematische Wellenmechanik beschrieben werden kann - man erinnere sich an Heisberg's Unschärferelation: Man kann nicht Impuls und Ort eines Elektrons gleichzeitig beliebig bestimmen, da durch direkte Messung eine äußerliche Störung verursacht wird und somit den Zustand des Elektrons festlegt.

Beispiel: Man mißt die relative Aufenthaltwahrscheinlichkeit eines Elektrons des H-2 Atoms und findet heraus, daß das Elektron sich am wahrscheinlichsten (mit 90%) in der S-Schale befindet, aber dadurch das man direkt den Ort gemessen hat, sagt das nichts über seinen Energiebetrag des Elektrons aus, der auch angehoben werden kann, indem Licht als Energie reingepumpt wird. Umgekehrt ist es genauso: den Energiebetrag läßt sich in eV oder MeV angeben, doch die Aufenthaltwahrscheinlickeit nicht, aufgrund des Wellen-Teilchen Dualismus (postuliert von De Broglie, Physiker).

Du hast schon recht, das es zwei verschiedene Dinge sind, zwischen dem Elektron und dem Photon, da sie zwei unterschiedliche Arten von Quantenteilchen darstellen, aber durch die duale Eigenschaft von Teilchen und Wellen werden sie als elektromagnetische Strahlung zusammengefasst.

Die EMS erstreckt sich von 10^7 m bis 10^-16 nm, der menschliche, sichtbare Bereich liegt zwischen ca. 10^-6 und 10^-7 nm.

Lt. Cmdr Lin

(Vorlesung über Quantentheorie 2. Sem. Chemie-Ingenieurswesen)

[Apollo]

Du hast schon recht, das es zwei verschiedene Dinge sind, zwischen dem Elektron und dem Photon, da sie zwei unterschiedliche Arten von Quantenteilchen darstellen, aber durch die duale Eigenschaft von Teilchen und Wellen werden sie als elektromagnetische Strahlung zusammengefasst.

Ich verstehe nicht ganz wie du vom Wellen-Teilchen-Dualismus der Photonen dazu kommst, dass sie EM-Strahlung genannt werden. So wie du es formuliert hast, hört es sich so an, als ob Elektronen auch EM-Strahlung genannt werden, und das ist ja nicht so. Wahrscheinlich hab ich dich nur missverstanden.

[Lt. Cmdr Lin]

Hi,
Also EMS ist der zusammengefasste Oberbegriff aller Quanten, die den Wellen-Teilchen Dualismus unterliegen, unabhängig davon, ob das Partikel nun von einer magnetischer Quelle abgelenkt werden kann (alpha-Strahlung) oder nicht (Photon).

Und damit fallen auch die Elektronen unter der EMS Strahlung, die im angeregten Schwingungszustand Licht abstrahlen.

Am besten ich zitiere hiermit aus dem Wissen-Lexikon:

EMS

…Durch dieses Hinundherpendeln entstehen die EM-Wellen, die sich im Vakuum mit Lichtgeschwindigkeit (c~300000 km/s) fortpflanzen. Die Wellenlänge ,\ (griech. Buchstabe Lambda) ist gleich dem Quotient aus Ausbreitungsgeschwindigkeit und Frequenz (,\=c/v). Die EM Wellen sind alle von gleicher Wesensart & unterscheiden sich nur in ihrer Frequenz & Wellenlänge…

…Je höher die Frequenz, desto energiereicher ist das einzelne Stahlungsquant…

Nochmals zu Verdeutlichung:

Licht ist die 2.te Folge von EMS - die Träger der EMS ist das Elektron - das Elektronen befindet sich im höheren Energiezustand und schwingt dabei - durch diese EM-Schwingung wird als zweite Energieform Licht abgegeben, die selbst den Gesetzen von period. Schwingungen unterliegen.

Alles klar?

Lt. Cmdr Lin

[Apollo]

Alle Quanten, die dem Wellen-Teilchen-Dualismus (WTD) unterliegen, werden EMS genannt. Elektronen unterliegen auch dem WTD, werden daher auch EMS genannt. Im angeregten Zustand (höheres Energieniveau) emitieren Elektronen Licht, und begeben sich durch diese Emission wieder in den normalen Zustand. Ist das soweit richtig?

[Lt. Cmdr Lin]

Computer: "Positiv - Damit haben Sie die Aufnahmeprüfung der Akademie bestanden."

Gruß,
Lt. Cmdr Lin

[Apollo]

Dann stellt sich mir die Frage warum alle Quanten, die dem WTD unterliegen, EMS genannt werden!? Manche von ihnen werden von elektrischen und/oder magnetischen Feldern beeinflusst, aber das ist doch kein Grund sie alle als EMS zu bezeichnen.

[Lt. Cmdr Lin]

EMS ist auch ein Begriff für die reineAusbreitung EM-Wellen ohne äußerliche Störung .
Dabei stehen sich elektr. und magnet. Feldstärke senkrecht zur Ausbreitungsrichtung. Deswegen Strahlung.

Lt. Cmdr Lin

[Apollo]

EMS ist auch ein Begriff für die reine Ausbreitung EM-Wellen ohne äußerliche Störung.

Das beantwortet aber nicht meine Frage, warum alle Quanten die dem WTD unterliegen, EMS genannt werden. Wenn ich dich richtig verstanden habe, meinst du mit Quanten Elementarteilchen (Quanten hat ja noch eine andere Bedeutung, nämlich die kleinst mögliche Energieeinheit). Ich hab hier noch eine andere Definition von EMS gefunden: "Unter elektomagnetischer Strahlung versteht man die sich im Raum mit c ausbreitenden Schwingungen elektrischer und magnetischer Felder." Diese Definition unterscheidet sich auch von deiner.

[Lt. Cmdr Lin]

Hääähh??
Hab ich das nicht in der zweiten Zeile geschrieben??
Oder bin ich hier total plemplem??

Das meinte ich mit der Feldstärke, ist schon so wie es meine.

Das mit Quanten meinte ich die kleinstmögliche Energieeinheit.

Das WTD ist einfach experimentell nachgewiesen, zunächst er postuliert (schlicht gesagt: ein Theorie behauptet, ohne Beweis, aber voll ins schwarze getroffen und bis heute so geblieben), aber später mit dem Doppelspalt Versuch direkt und indirekt nachgewiesen. Genau, wie der Versuchaufbau funktioniert, kann ich dir nicht sagen, aber soviel, das man mit einer Kathodenröhre, die ja Elektronen emittieren, auf einen Doppelspalt Wand strahlt und dabei, wie bei einer Taschenlampe, zwei Lichtspalten sehen sollte, aber durch Welleninterferenz ein überlagertes Muster von mehreren Spalten sieht.

Hoffe, das hilft weiter, ansonsten mal Bynarus fragen, der weiß auch viel...

Lt. Cmdr Lin

[Apollo]

Dabei stehen sich elektr. und magnet. Feldstärke senkrecht zur Ausbreitungsrichtung. Deswegen Strahlung.

Also den Satz verstehe ich irgendwie überhaupt nicht. Könntest du ihn etwas anders formulieren, dass er leichter zu verstehen ist?!

[Lt. Cmdr Lin]

das beste Beispiel wäre, wenn du eine DIN A4 Seite auf einen Magneten legst und Eisenpulver daraufstreust. Dann siehst du die magnet. Feldlinien (entsprechend gleich den induzierten elektr. Feld eines mit Draht umwickelten Elektromagneten). Dort wo sich der magnet. Nord/Südpol befindet ist magnet. Feldstärke am höchsten, wobei sich das Pulver immer parallel zum Kraftfeld des Magneten aurichtet.

Ich weiß sonst nicht, wie es erklären soll....

Lt. Cmdr Lin

[notschefix]

Für den Begriff EMS muss man die Photonen und den ganzen Dualismuskram mal vergessen, der hat damit erstmal nix zu tun (es heißt ja Elektromagnetische Strahlung, nicht Teilchen oder so...)!

Man hat festgestellt, das man Licht gut beschreiben kann, indem man ihm drei Eigenschaften gibt: die ausbreitungsrichtung, einen elektrischen Anteil und einen magnetischen Anteil!

Unter der annahme kann man mithilfe der richtigen Gleichungen so ziemlich alle Phänomene erklären, die elektromagnetische Strahlung verursacht (zum Beispiel die abstrahlung elektromagnetischer Wellen beim Radio).

Diese drei Komponenten (Ausbreitungsrichtung, elektrischer Anteil und magnetischer Anteil) werden durch Vektoren dargestellt.

Und diese Vektoren stehn alle senkrecht zueinander (also der elektrische Anteil steht senkreicht auf der Ausbreitungsgeschwindigkeit, der magnetische ebenfalls und der magnetische und der elektrische stehen ebenfalls senkreicht zueinander).

Aufgrund eben dieser Beschreibung nennt man die EMS EMS..so denke ich zumindest...das hat aber wenig mit Photonen und Quantenmechanik zu tun...

[Apollo]

@notsch: Aber was genau versteht man unter dem magnetischen und dem elektrischen Anteil?

[Sternengucker]

Also ich hab mich im Netz makl ein wenig umgeschaut und bin dabei auf eine lustige Seite mit Erklärungen - scheinbar - für Kinder gestoßen

hier

Electromagnetic Waves
What are electromagnetic waves ?

Light, microwaves, x-rays, and TV and radio transmissions are all kinds of electromagnetic waves. They are all the same kind of wavy disturbance that repeats itself over a distance called the wavelength.

The different names refer to different wavelengths, as shown in the demo below. Use the mouse to move the slider and change the wavelength. Drawings are not to scale.

I know what water waves are, but here there is no water! So what's the wave made of?

The wave, or "disturbance," is in an invisible thing called the electric force field. To understand electric forces, we have to learn something about charged particles like electrons and protons. Without these charged particles, there can be no electric force fields and thus no electromagnetic waves.

und unter dem Link "How do you know, this is true?" findet sich dann folgendes:

Evidence for Electromagnetic Waves
You claim that light, microwaves, and X-rays are all the same kind of stuff, but they seem very different to me. How do we know that these are all just electromagnetic waves with different wavelengths?

One thing that all the forms of electromagnetic radiation have in common is that they can travel through empty space. This is not true of other kinds of waves; sound waves, for example, need some kind of material, like air or water, in which to move.

So how do we know that all the different kinds of electromagnetic waves can travel through empty space?

Well, it's obvious that visible light can do this; that's why we can see light from the sun and stars, which are separated from us by enormous stretches of emptiness. Astronomers have been making observations of this visible light for centuries. Modern astronomy, though, has other ways of observing the cosmos; instruments have been developed that can detect types of radiation other than light, so that we can now take "pictures" of the sky in infrared, radio, or x-ray wavelengths.

So all those kinds of waves must be able to travel through outer space, just the way light can.

Exactly! The fact that this information can reach us, across millions of miles of space, points to a fundamental similarity between light and these other forms of radiation. They all must have some method of moving through empty space, boldly going where no other waves have gone before. (We'll discuss the way that electromagnetic waves move later in this section.) And not only can they all travel through the void, they all do it at the same speed: the speed of light. If they moved at different speeds, the planets, stars, and galaxies would appear to be in different places depending on which wavelength we used to view them--but they don't. So you see, it isn't so incredible to say that light, x-rays, and microwaves are all different forms of the same thing.

Also nicht gerade die Erklärung für Apollos letzte Frage, aber eine nette Erläuterung, wie es zur "Sammelbezeichnung" EMS kommen konnte