Wie breiten sich EM-Wellen aus?

[Halman]

Wie ich kürzlich gelernt habe, breiten sich EM-Wellen transversal aus, d. h. ihre Stärke nimmt umgekehrt proportional von der Quelle ab.
An dieser Stelle nehme ich mir mal die Freiheit einen Beitrag von Agent Scullie aus einem Nachbar-Thread zu zitieren

weil das, was du die Stärke des EM-Pulses nennst, die elektrische Feldstärke ist, welche durch die Dichte der Feldlinien bestimmt ist. Wenn die Feldlinien innerhalb der kugeloberflächenförmigen Schale verlaufen, ist ihre Dichte durch den Kehrwert des Abstandes zwischen zwei Feldlinien gegeben, und der wächst nur linear mit dem Schalendurchmesser an. Deswegen fällt die Feldlininiendichte umgekehrt proportional zum Schalendurchmesser, nicht umgekehrt proportional zu dessen Quadrat.

Anders bei Feldlinien, die senkrecht zur Schale verlaufen, also radial sind: da ist die Feldliniendichte der Kehrwert der auf jede einzelne Feldlinie entfallende Teilfläche, und die ist quadratisch zum Abstand zwischen zwei Feldlinien.

http://www.scifi-forum.de/off-topic/off-topic-allgemein/technik-wissenschaft/52164-gravitationsfeld-gravitationswellen-geschwindigkeit-massereicher-objekte.html#post2349805

Natürlich wissen wir, dass die Intensität Licht, anders als Radiowellen, umgekehrt proportional im Quadrat von der Quelle abnimmt.

http://www.scifi-forum.de/off-topic/off-topic-allgemein/technik-wissenschaft/62110-nimmt-man-nachlassen-intensit-t-sonnenlichts-steigender-entfern.html

Und nun zu meiner Frage: Wieso breiten sich Lichtwellen anders aus, als Radiowellen? Das sind doch beides EM-Wellen.
Nochmal zusammengefasst:

• Radiowellen breiten sich umgekehrt proportional von der Quelle aus
• Lichtwellen breiten sich umgekehrt proportional im Quadrat von der Quelle aus

Wir haben hier also ganz unterschiedliche Arten der Wellenausbreitung. Warum ist das so. Wie breiten sich EM-Wellen überhaupt aus?
Wie hängt dies mit dem EM-Feld zusammen?

[MoNoSToNe]

Sry, aber woher hast du das, Radiowellen würden sich anders fortpflanzen als Licht?

Es ist ganz allgemein so, dass es darauf ankommt, ob es eine Zylinderwelle oder eine Kugelwelle ist, da sich die Leistung auf die gesamte Wellenfront verteilt. Da bei einer Kugelwelle die Wellenfronten Kugelschalen sind und die Kugeloberfläche bekanntlich 4*r²*pi ist, wird die Wellenfront mit r² größer und somit die Intensität mit r² kleiner.

Bei einer Zylinderwelle ist die Wellenfront durch 2*h*r*pi bestimmt und wird daher mit r größer und somit die Intensität mit r kleiner.

Ebene Wellen verlieren überhaupt nicht an Intensität, da die Wellenfront nicht vom Abstand abhängt.

Sowohl Licht also auch Radiowellen können sich auf diese Weise ausbreiten, sie unterscheiden sich nur in ihrer Wellenlänge/Frequenz!

Und dass die Wellen transversal sind hat nichts damit zu tun, dass die Intensität vom Abstand abhängt.

[Thomas W. Riker]

Das könnte jetzt Stuß sein was ich schreibe. Da der Unterschied in einer Quadrat-Funktion besteht, könnte es sein daß sich Licht dreidimensional, Radiofelder zweidimensional "verdünnen"???

[Halman]

Danke für die Erklärung, MoNoSToNe.
Aber da ich nur eine Laie bin, fällt mir das Verstehen solcher Dinge leider schwer.

Sry, aber woher hast du das, Radiowellen würden sich anders fortpflanzen als Licht?

Da habe ich mich vielleicht unklar ausgedrückt. Ich wollte auf Folgendes hinaus: Die Intensität einer typischen Lichtquelle verändert sich mit dem Quadrat vom Abstand. Wenn man doppelt so weit entfernt ist, erscheint die Lichtquelle also nur noch ein Viertel so stark.
Bei einem Radiosender hingegegen, der lediglich Photonen auf einer anderen Frequenz aussendet, ist dies aber anders. Da wäre die Intensität des Senders noch halb so stark. AFAIK hängt dies damit zusammen, dass bei einer pulsartigen EM-Welle die Kraftlinien des EM-Feldes "genickt" werden.
Wenn sich eine Ladung mit konstanter Geschwindigkeit bewegt und einen plötzlichen Stoß erhält, so müssen die von dieser Ladung ausgehenden Kraftlinien geknickt werden, weil elektrische Kaftlinien nicht im ladungsfreien Raum enden.
Der sich ausbreitene Puls mit den geknickten Kraftlinien weist eine höhere Felddichte auf, die nur proportional vom Abstand zur Quelle abnimmt.

Ich versuche nur zu verstehen, worin der Unterschied von Radiewellen eines Radiosenders und Lichtwellen einer Lampe besteht.

Es ist ganz allgemein so, dass es darauf ankommt, ob es eine Zylinderwelle oder eine Kugelwelle ist, da sich die Leistung auf die gesamte Wellenfront verteilt. Da bei einer Kugelwelle die Wellenfronten Kugelschalen sind und die Kugeloberfläche bekanntlich 4*r²*pi ist, wird die Wellenfront mit r² größer und somit die Intensität mit r² kleiner.

Das werden dann wohl die typischen Lichtquellen sein, richtig?

Bei einer Zylinderwelle ist die Wellenfront durch 2*h*r*pi bestimmt und wird daher mit r größer und somit die Intensität mit r kleiner.

Trifft dies auf Radiosender zu?

Ebene Wellen verlieren überhaupt nicht an Intensität, da die Wellenfront nicht vom Abstand abhängt.

Wo kommen diese Art Wellen vor?

Insgesamt hängt es wohl davon ab, wie die Wellen erzeugt werden, richtig?

Sowohl Licht also auch Radiowellen können sich auf diese Weise ausbreiten, sie unterscheiden sich nur in ihrer Wellenlänge/Frequenz!

Das weis ich doch.

Die Beziehung zwischen Frequenz (v) und Wellenlänge (λ) ist doch: c = vλ.

Und dass die Wellen transversal sind hat nichts damit zu tun, dass die Intensität vom Abstand abhängt.

Dann liegt hier also mein Denkfehler. Und ich dachte, dass sei der entscheidene Punkt.

Das könnte jetzt Stuß sein was ich schreibe. Da der Unterschied in einer Quadrat-Funktion besteht, könnte es sein daß sich Licht dreidimensional, Radiofelder zweidimensional "verdünnen"???

Nein, auch Radiowellen breiten sich dreidimensional im Raum aus. Darum bin ich ja auch so

[Agent Scullie]

Wie ich kürzlich gelernt habe, breiten sich EM-Wellen transversal aus, d. h. ihre Stärke nimmt umgekehrt proportional von der Quelle ab.

nein, heißt es nicht. Transversal heißt, dass die Auslenkung - bei EM-Wellen der Feldstärkevektor - senkrecht zur Ausbreitungsrichtung steht. Im Unterschied zu Longitudinalwellen, wo sie in Ausbreitungsrichtung zeigt, oder Skalarwellen, wo die Auslenkung ein Skalar ist und kein Vektor, und deswegen keine Richtung hat.

Natürlich wissen wir, dass die Intensität Licht, anders als Radiowellen, umgekehrt proportional im Quadrat von der Quelle abnimmt.

nein, das wissen wir nicht. Wir wissen, dass bei beiden, Licht und Radiowellen, die Intensität quadratisch mit der Entfernung abnimmt.

Und nun zu meiner Frage: Wieso breiten sich Lichtwellen anders aus, als Radiowellen?

tun sie nicht.

Nochmal zusammengefasst:

• Radiowellen breiten sich umgekehrt proportional von der Quelle aus
• Lichtwellen breiten sich umgekehrt proportional im Quadrat von der Quelle aus

das sind beides sinnleere Aussagen. Weder umgekehrt proportionale Ausbreitung noch umgekehrt proportionale Ausbreitung im Quadrat sind definiert. Ausbreitung im Quadrat - also in einem gleichseitigen, rechtwinkligen Viereck - wäre vielleicht definiert, trifft aber weder auf Radiowellen noch auf Licht zu. Beide breiten sich radial (geradlinig von der Quelle weg) aus.

Wir haben hier also ganz unterschiedliche Arten der Wellenausbreitung.

haben wir nicht.

Wie breiten sich EM-Wellen überhaupt aus?
Wie hängt dies mit dem EM-Feld zusammen?

EM-Wellen sind Änderungen im EM-Feld, die sich ausbreiten.


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EDIT (autom. Beitragszusammenführung) :
Agent Scullie schrieb nach 2 Minuten und 59 Sekunden:

Das könnte jetzt Stuß sein was ich schreibe. Da der Unterschied in einer Quadrat-Funktion besteht, könnte es sein daß sich Licht dreidimensional, Radiofelder zweidimensional "verdünnen"???

Radiowellen breiten sich nur dann zweidimensional aus, wenn die Quelle Zylindersymmetrie aufweist. Auf eine Stabantenne trifft das zwar zu, aber nur auf Abständen von der Antenne, die klein gegen die Stablänge sind. Auf großen Abständen ist die Wellenausbreitung radial und damit dreidimensional.


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EDIT (autom. Beitragszusammenführung) :
Agent Scullie schrieb nach 13 Minuten und 24 Sekunden:

Da habe ich mich vielleicht unklar ausgedrückt. Ich wollte auf Folgendes hinaus: Die Intensität einer typischen Lichtquelle verändert sich mit dem Quadrat vom Abstand. Wenn man doppelt so weit entfernt ist, erscheint die Lichtquelle also nur noch ein Viertel so stark.
Bei einem Radiosender hingegegen, der lediglich Photonen auf einer anderen Frequenz aussendet, ist dies aber anders.

nein, ist es nicht, es ist dort genauso wie beim Licht.

Da wäre die Intensität des Senders noch halb so stark. AFAIK hängt dies damit zusammen, dass bei einer pulsartigen EM-Welle die Kraftlinien des EM-Feldes "genickt" werden.
Wenn sich eine Ladung mit konstanter Geschwindigkeit bewegt und einen plötzlichen Stoß erhält, so müssen die von dieser Ladung ausgehenden Kraftlinien geknickt werden, weil elektrische Kaftlinien nicht im ladungsfreien Raum enden.
Der sich ausbreitene Puls mit den geknickten Kraftlinien weist eine höhere Felddichte auf, die nur proportional vom Abstand zur Quelle abnimmt.

deine "Felddichte" ist aber die Amplitude, nicht die Intensität. Die Strahlungsleistung pro Fläche (=Intensität) einer EM-Welle ist quadratisch zur Amplitude, was damit zusammenhängt, dass die Energiedichte des EM-Feldes proportional zu E^2 + B^2 ist, wobei E und B die elektrische und magnetische Feldstärke sind.
Bei mit 1/r abnehmender Amplitude nimmt die Intensität folglich mit 1/r^2 ab. Das ist bei Radiowellen so und bei Licht genauso.

Trifft dies auf Radiosender zu?

nicht auf Abständen, die groß sind gegen die Antennenabmessungen.

Wo kommen diese Art Wellen vor?

in hinreichend kleinen Raumwinkelausschnitten. Bist du z.B. 10 km von einem Radiosender entfernt, und betrachtest die von diesem ausgesandten Wellen in einem würfelförmigen Raumbereich von 1m * 1m * 1m, so sind diese in guter Näherung eben, da der Raumwinkel nur (180° * 1 m / 10 km)^2 = (0,018°)^2 beträgt.

[Halman]

Oh, Du hast einen neuen Avatar, Agent Scullie. Wer ist das?

nein, heißt es nicht. Transversal heißt, dass die Auslenkung - bei EM-Wellen der Feldstärkevektor - senkrecht zur Ausbreitungsrichtung steht. Im Unterschied zu Longitudinalwellen, wo sie in Ausbreitungsrichtung zeigt, oder Skalarwellen, wo die Auslenkung ein Skalar ist und kein Vektor, und deswegen keine Richtung hat.

Skalarwellen sind für mich ein völlig neuer Begriff. Darunter kann ich mir gerade gar nichts vorstellen.

nein, das wissen wir nicht. Wir wissen, dass bei beiden, Licht und Radiowellen, die Intensität quadratisch mit der Entfernung abnimmt.

Wie kann es dann sein, dass Radiostationen eine so große Reichweite haben?

tun sie nicht.

Fein, eine Lampe scheint bei doppelter Entfernung nur noch ein Viertel so stark zu leuchten. Aber wie konnte bspw. der erste Radiosender KDKA (Pittsburgh) noch in Youngstown empfangen werden? Würde sich der Sender wie eine Lichtquelle verhalten, ginge das nicht.

das sind beides sinnleere Aussagen. Weder umgekehrt proportionale Ausbreitung noch umgekehrt proportionale Ausbreitung im Quadrat sind definiert. Ausbreitung im Quadrat - also in einem gleichseitigen, rechtwinkligen Viereck - wäre vielleicht definiert, trifft aber weder auf Radiowellen noch auf Licht zu. Beide breiten sich radial (geradlinig von der Quelle weg) aus.

Wieso steht auf Seite 198 im Buch "Gravitation und Raumzeit" Folgendes?:

Zitat aus John Archibald Wheeler:
Dann fand ich bei J. Arthur Thompson einen Satz, der besagte, daß die elektische Kraft bei einer elektromagnetischen Welle nicht radial vom Anziehungszentrum weg zeigt, sondern transversal zum Radius gerichtet ist, wobei die Stärke dieser Kraft umgekehrt proportional zum Abstand - und nicht mit dem Abstandsquadrat - abfällt.

haben wir nicht.

Was haben wir dann festgestellt?

EM-Wellen sind Änderungen im EM-Feld, die sich ausbreiten.

Darf ich mir das so vorstellen, als wenn der gesamte Raum, ob im Vakuum oder dort, wo sich Masse befindet, von einer unermesslichen Anzahl von Saiten in allen Richtugnen durchzogen ist, die ich hier zur Veranschaulichung des EM-Feldes nehme? Wenn man nun die Saiten anschlägt, breitet sich diese EM-Welle als kugelförmige Störung über diese "Saiten" aus.
Ist diese Veranschaulichung geeignet, mir sowohl EM-Wellen vorzustellen, deren Intensität mit dem Abstandsquadrat abnimmt, wie auch Pulswellen, deren Stärke lediglich umgekehrt portortional abnimmt?

Auf großen Abständen ist die Wellenausbreitung radial und damit dreidimensional.

Radial - nicht transversal


.
EDIT (autom. Beitragszusammenführung) :
Halman schrieb nach 17 Minuten und 16 Sekunden:

[/color][/size]nein, ist es nicht, es ist dort genauso wie beim Licht.

Hm - in gewisserweise ist ja auch beides Licht.

[deine "Felddichte" ist aber die Amplitude, nicht die Intensität. Die Strahlungsleistung pro Fläche (=Intensität) einer EM-Welle ist quadratisch zur Amplitude, was damit zusammenhängt, dass die Energiedichte des EM-Feldes proportional zu E^2 + B^2 ist, wobei E und B die elektrische und magnetische Feldstärke sind.
Bei mit 1/r abnehmender Amplitude nimmt die Intensität folglich mit 1/r^2 ab. Das ist bei Radiowellen so und bei Licht genauso.

Also beschriebt John A. Wheeler auf den den Seiten 198 bis 202 die Amplitude? Also, die Anzahl der Photonen nimmt mit dem Abstandsquadrat ab, aber die Amplitude nur umgekehrt propotional, richtig?

nicht auf Abständen, die groß sind gegen die Antennenabmessungen.

Der von MoNoSToNe beschriebene Zylinder stellt also die Antenne selbst dar, richtig?

in hinreichend kleinen Raumwinkelausschnitten. Bist du z.B. 10 km von einem Radiosender entfernt, und betrachtest die von diesem ausgesandten Wellen in einem würfelförmigen Raumbereich von 1m * 1m * 1m, so sind diese in guter Näherung eben, da der Raumwinkel nur (180° * 1 m / 10 km)^2 = (0,018°)^2 beträgt.

Danke für die logische Erklärung.

[Agent Scullie]

Oh, Du hast einen neuen Avatar, Agent Scullie. Wer ist das?

sicher, schließlich hast du deinen Avatar ja auch schon mal geändert.

Skalarwellen sind für mich ein völlig neuer Begriff. Darunter kann ich mir gerade gar nichts vorstellen.

na da ist die Wellenauslenkung ein Skalar, d.h. eine Größe ohne Richtung. Der Druck ist z.B. ein Skalar, deswegen ist eine Druckwelle eine Skalarwelle.

Wie kann es dann sein, dass Radiostationen eine so große Reichweite haben?

indem die ihre Sendeleistung ausreichend hoch machen.

Fein, eine Lampe scheint bei doppelter Entfernung nur noch ein Viertel so stark zu leuchten. Aber wie konnte bspw. der erste Radiosender KDKA (Pittsburgh) noch in Youngstown empfangen werden?

die Sonne kann von der Erde aus auch noch gesehen werden, obwohl sie viel weiter entfernt ist als Pittsburg von Youngstown. Alles eine Frage der Sendeleistung.

Würde sich der Sender wie eine Lichtquelle verhalten, ginge das nicht.

nicht? Wieso nicht?

Wieso steht auf Seite 198 im Buch "Gravitation und Raumzeit" Folgendes?:

mit der elektrischen Kraft meint er die Feldstärkerichtung, nicht die Ausbreitungsrichtung. Das EM-Wellen transversal sind, stimmen beide logischerweise nicht überein.

Was haben wir dann festgestellt?

was du festgestellt hast, weiß ich nicht.

Darf ich mir das so vorstellen, als wenn der gesamte Raum, ob im Vakuum oder dort, wo sich Masse befindet, von einer unermesslichen Anzahl von Seiten in allen Richtugnen durchzogen ist, die ich hier zur Veranschaulichung des EM-Feldes nehme?

wenn du irgendwelche "Seiten" nimmst, um dir das EM-Feld vorzustellen, wird es wohl darauf hinauslaufen.
Eine passendere Vorstellung wäre aber, dass du dir an jedem Punkt im Raum einen Feldstärkevektor "angebracht" vorstellst. Entweder einen elektrischen und einen magnetischen Feldstärkevektor \vec E und \vec B, oder einfach einen Viererpotentialvektor A^mu = (A0, \vec A) = (A0, Ax, Ay, Az), mit dem das elektrische und magnetische Feld gemäß

\vec E = -\grad A0 - \partial_t \vec A
\vec B = \rot \vec A

zusammenhängen.

Wenn man nun die Seiten anschlägt,

sicher, dass du Seite meinst und nicht Saite? Eine Saite gibt es z.B. bei einer Harfe oder einem Klavier.

breitet sich diese EM-Welle als kugelförmige Störung über diese "Seiten" aus.

da eine Saite eindimensional ist, eignet sie sich offensichtlich nicht, um sich eine dreidimensionale Wellenausbreitung vorzustellen.

Ist diese Veranschaulichung geeignet, mir sowohl EM-Wellen vorzustellen, deren Intensität mit dem Abstandsquadrat abnimmt, wie auch Pulswellen, deren Stärke lediglich umgekehrt portortional abnimmt?

was erzählst du denn nun wieder? Erst heißt es, bei Licht nehme die Intensität mit dem Abstandsquadrat ab und bei Radiowellen nur proportional zum Abstand, und jetzt kommst du mit der gleichen Unterscheidung beim EM-Wellen und Pulswellen??
Die Intensität einer Pulswelle nimmt genauso mit dem Abstandsquadrat ab wie die jeder anderen EM-Welle, die sich radial ausbreitet.

Radial - nicht transversal

die Ausbreitung ist radial, die Auslenkung (der Feldstärkevektor) transversal.

Also beschriebt John A. Wheeler auf den den Seiten 198 bis 202 die Amplitude?

ganz recht.

Also, die Anzahl der Photonen nimmt mit dem Abstandsquadrat ab,

eher deren Dichte. Die Zahl der Photonen bleibt gleich.

Der von MoNoSToNe beschriebene Zylinder stellt also die Antenne selbst dar, richtig?

MoNoSToNe beschreibt keinen Zylinder, sondern eine Zylinderwelle. Um eine solche zu emittieren, bräuchte es eine unendlich lange Stabantenne. Bei einer Stabantenne endlicher Länge ergibt sich auf hinreichend großen Entfernungen stets eine radiale Ausbreitung.

[McWire]

Bei Radiowellen sollte man noch einen wichtigen Aspekt beachten, welcher bei Licht im Vakuum nicht auftritt. Auf der Erde werden niederfrequente Radiowellen durch den Boden und die obere Atmosphäre (Ionossphäre) reflektiert und dadurch an einer radialen Ausbreitung gehindert. Das verursacht natürlich auch eine lokale Verstärkung der empfangenen Leistung gegenüber dem rein radialen Modell.

Man kann also auf der Erde mit einer geringeren Sendeleistung größere Strecken überbrücken, für welche man z.B. im Weltraum eine viel größere Sendeleistung bräuchte. Darum werden Funksignale zwischen Raumsonden und Erde auch mit Parabolantennen gebündelt, was man auf der Erde nicht benötigt, außer im Richtfunkbetrieb auf relative kurze Distanzen (Stichwort Erdkrümmung).

[Halman]

Fragen über Quantenobjekte und EM-Feld

indem die ihre Sendeleistung ausreichend hoch machen.

die Sonne kann von der Erde aus auch noch gesehen werden, obwohl sie viel weiter entfernt ist als Pittsburg von Youngstown. Alles eine Frage der Sendeleistung.

nicht? Wieso nicht?

Weil John A. Wheeler auf Seite 198 in seinem Buch schrieb

Zitat aus Gravitation und Raumzeit:
Wie konnte es nach dem Gesetz vom inversen Abstandsquadrat sein, daß elektrische Ladungen oder Ströme - selbst die größten Ströme, die den Ingenieuren in Pittsburg zur Verfügung standen - einen merklichen Einfluß in Youngstown ausübten? Wie groß auch die Stärke des elektischen Feldes in einem Zentimenter Entfernung von der Quelle in Pittsburg gewesen sein mag, sie mußte nach dem Gesetz vom inversen Abstandsquadrat in einem 100 Kilometer oder 10^7 Zentimeter entfernten Youngstown einen Faktor 10^14 abgenommen haben. Die Stärke des Feldes mußte auf ein unmeßbar kleines Niveau abgesunken sein. Dennoch war ich hier und konnte Radio hören!

mit der elektrischen Kraft meint er die Feldstärkerichtung, nicht die Ausbreitungsrichtung. Das EM-Wellen transversal sind, stimmen beide logischerweise nicht überein.

Also haben wir eine sich radial ausbreitene EM-Stahlung, deren Intensität mit dem Abstandsquadrat abnimmt, aber die Feldstärke (Amplitude) nimmt nur umgekehrt proportional von der Quelle ab, richtig?

was du festgestellt hast, weiß ich nicht.

Ich habe festgestellt, dass ich noch nicht verstehe, wie Quantenobjekte und EM-Feld miteinander zusammenhängen.

Dabei fällt mir das Doppelspaltexperiment ein. Da dies hier off topic ist, erstelle ich ein neues Thema

http://www.scifi-forum.de/off-topic/off-topic-allgemein/technik-wissenschaft/65269-quantenobjekte-feld-fragen-diskussion.html#post2396775

Eine passendere Vorstellung wäre aber, dass du dir an jedem Punkt im Raum einen Feldstärkevektor "angebracht" vorstellst. Entweder einen elektrischen und einen magnetischen Feldstärkevektor \vec E und \vec B, oder einfach einen Viererpotentialvektor A^mu = (A0, \vec A) = (A0, Ax, Ay, Az), mit dem das elektrische und magnetische Feld gemäß

\vec E = -\grad A0 - \partial_t \vec A
\vec B = \rot \vec A

zusammenhängen.

Bezieht sich \vec E und \vec B auf die Maxwell'schen Gleichungen, gemäß dem die Schwingungsebenen der Felder senkrecht zueinander stehen?


Steht A0 für die zeitliche Komponente?

sicher, dass du Seite meinst und nicht Saite? Eine Saite gibt es z.B. bei einer Harfe oder einem Klavier.

Also, das steht doch richtig in meinem Beitrag.

da eine Saite eindimensional ist, eignet sie sich offensichtlich nicht, um sich eine dreidimensionale Wellenausbreitung vorzustellen.

Darum stelle ich mir ja unendlich viele Saiten vor, die in allen Richtungen gehen.

was erzählst du denn nun wieder? Erst heißt es, bei Licht nehme die Intensität mit dem Abstandsquadrat ab und bei Radiowellen nur proportional zum Abstand, und jetzt kommst du mit der gleichen Unterscheidung beim EM-Wellen und Pulswellen??
Die Intensität einer Pulswelle nimmt genauso mit dem Abstandsquadrat ab wie die jeder anderen EM-Welle, die sich radial ausbreitet.

Aber nicht so bei den geknickten elektrischen Kraftlinien auf Seite 201 in Wheelers Buch. Ich meine dort die anschauliche grüne Grafik.

die Ausbreitung ist radial, die Auslenkung (der Feldstärkevektor) transversal.

In dem Bild geht es also um den Feldstärkevektor.

Es ist einfach schwierig für mich zu verstehen, wie es sein kann, das die Feldstärke langsamer abnimmt, als die Stahlungsintensität.

eher deren Dichte. Die Zahl der Photonen bleibt gleich.

Ja, natürlich. Die Strahlungsenergie bleibt gleich, verteilt sich bei einer gedachten Hohlkugel vom doppeltem Durchmesser aber auf die vierfache Fläche.

Auf der Erde werden niederfrequente Radiowellen durch den Boden und die obere Atmosphäre (Ionossphäre) reflektiert und dadurch an einer radialen Ausbreitung gehindert. Das verursacht natürlich auch eine lokale Verstärkung der empfangenen Leistung gegenüber dem rein radialen Modell.

Soweit ich weiß, ist dies bei LW so, richtig?

[Agent Scullie]

Weil John A. Wheeler auf Seite 198 in seinem Buch schrieb

das spricht er von der Feldstärke (Amplitude), nicht von der Intensität.

Also haben wir eine sich radial ausbreitene EM-Stahlung, deren Intensität mit dem Abstandsquadrat abnimmt, aber die Feldstärke (Amplitude) nimmt nur umgekehrt proportional von der Quelle ab, richtig?

das hast du richtig erkannt.

Bezieht sich \vec E und \vec B auf die Maxwell'schen Gleichungen, gemäß dem die Schwingungsebenen der Felder senkrecht zueinander stehen?

die Maxwellschen Gleichungen sind die Bestimmungsgleichungen für das elektrische und magnetischen Feld \vec E und \vec B.

das Bild scheint arg verkleinert zu sein, da kann man kaum was erkennen.

Steht A0 für die zeitliche Komponente?

des Viererpotentialvektors. A0 entspricht dem aus der vorrelativistischen Elektrodynamik bekannten Skalarpotential, dort meinst Phi genannt. Daneben gibt es das Vektorpotential \vec A, mit dem sich magnetische Felder und elektrische Wirbelfelder (elektrische Felder, die quellenfrei sind, deren Feldlinien also nicht an Ladungen beginnen und enden) beschreiben lassen. In der relativistischen Formulierung bilden Skalar- und Vektorpotential einen Vierervektor.

Aber nicht so bei den geknickten elektrischen Kraftlinien auf Seite 201 in Wheelers Buch.

davon kannst du aber ausgehen, dass das auch da so ist.

In dem Bild geht es also um den Feldstärkevektor.

Es ist einfach schwierig für mich zu verstehen, wie es sein kann, das die Feldstärke langsamer abnimmt, als die Stahlungsintensität.

das liegt daran, dass die Intensität quadratisch von der Feldstärke abhängt. Halbierte Feldstärke bedeutet geviertelte Energiedichte.

[Halman]

Wie hängt Feldstärke und Energiedichte miteinander zusammen?

das Bild scheint arg verkleinert zu sein, da kann man kaum was erkennen.

Hier habe ich es nochmal größer.

davon kannst du aber ausgehen, dass das auch da so ist.

das liegt daran, dass die Intensität quadratisch von der Feldstärke abhängt. Halbierte Feldstärke bedeutet geviertelte Energiedichte.

Okay, hier ist mein Knackpunkt! (Knickpunkt ). Die Abhängigkeit zwischen Feldstärke und Energiedichte leuchtet mir noch nicht ein. Das ist völlig neu für mich. Könntest Du mir dies bitte genauer erklären, Agent Scullie?

[McWire]

Soweit ich weiß, ist dies bei LW so, richtig?

Das funktioniert sowohl bei Langwellen als auch Mittelwellen und Kurzwellen.

Soweit mir beim Amateurfunkbuch verrät, ist dieser Reflexionseffekt bis zu einer Frequenz von 20-25 MHz wirksam.

Sogar Reflexionen vom Mond kann man im Amateurfunkbereich ausnutzen.

[Agent Scullie]

Hier habe ich es nochmal größer.

ahja. Offenbar ist da z die Ausbreitungsrichtung, und x und y die Polarisationsrichtungen des elektrischen und magnetischen Feldes.

Okay, hier ist mein Knackpunkt! (Knickpunkt ). Die Abhängigkeit zwischen Feldstärke und Energiedichte leuchtet mir noch nicht ein. Das ist völlig neu für mich. Könntest Du mir dies bitte genauer erklären, Agent Scullie?

das kann man z.B. dadurch herleiten, dass man die Absorption oder Emission von EM-Wellen durch Ladungsträger betrachtet. Dabei zeigt sich, dass die Energie, die die Ladungsträger pro Zeiteinheit aufnehmen oder abgeben proportional zum Quadrat der Amplitude ist. Das ist allerdings kompliziert.
Ein anderer Zugang besteht darin, das Feld als Kontinuumslimes eines Netzwerks gekoppelter harmonischer Oszillatoren aufzufassen. Die Energie eines Oszillators ist proportional zum Quadrat seiner Schwingungsamplitude: die rücktreibende Kraft wächst linear mit der Auslenkung, die potentielle Energie entsprechend quadratisch.