Wir hören oft, dass die elektromagnetische Welle aus echten Photonen „besteht“, während das elektromagnetische Feld aus virtuellen Photonen „besteht“. Zugegeben, „virtuell“ bedeutet, dass diese Teilchen nicht existieren, außer als eine einfache Möglichkeit, die Übertragung von Energie, Impuls und Quantenzahlen in Wechselwirkungen zu beschreiben. Es versteht sich auch, dass echte Photonen keine „Kügelchen“ sind, sondern Anregungen des Quantenfeldes der Wahrscheinlichkeiten. Nachdem diese Haftungsausschlüsse aus dem Weg geräumt sind, hier meine Frage.
Wenn wir eine Flugbahn eines im Magnetfeld abgelenkten Elektrons sehen, können wir (mit dem oben genannten Verständnis) diese Wechselwirkung hypothetisch so beschreiben, dass das Elektron virtuelle Photonen absorbiert und/oder emittiert (in Wechselwirkung mit dem von anderen Ladungen erzeugten Feld).
Wir hören auch oft, dass es sich bei der elektromagnetischen Welle um elektrische und magnetische Wechselfelder handelt. Wenn ein Elektron die Welle (die eine niedrige Frequenz sein könnte) kreuzt, scheint es, als würde das Elektron ebenfalls abgelenkt werden. Es gibt jedoch keine virtuellen Photonen in der Welle, die das Elektron absorbieren könnte. Und es gibt kein durch andere Ladungen erzeugtes Feld, mit dem das Elektron interagieren könnte. Die Ladungen, die die Welle erzeugt haben, scheinen irrelevant, da sie möglicherweise Lichtjahre entfernt sind. Also auch keine emittierten virtuellen Photonen.
Alles, was wir in der Welle haben, sind echte Photonen, die von Elektronen nicht vollständig absorbiert werden können. Es scheint, dass der einzig wahrscheinlichste Prozess die Compton-Streuung ist, die sich dramatisch von einem Elektron unterscheidet, das einfach im magnetischen oder elektrischen Feld abgelenkt wird, ohne dass echte Photonen gestreut werden.
Ist das elektromagnetische Feld der Welle wirklich anders beschaffen als das statische Feld, das durch lokale Ladungen erzeugt wird? Wird beispielsweise das Elektron im statischen Feld anders abgelenkt als bei einer ausreichend niederfrequenten Welle? Stimmt es, dass die Ablenkung im statischen Feld keine gestreuten Photonen erzeugt, während die Ablenkung im ansonsten ähnlichen Feld einer langsamen Welle zu einem Haufen gestreuter Photonen führt? Oder handelt es sich lediglich um einen Denkfehler und es bestehen keine derartigen Unterschiede?
Zu Beginn beziehe ich mich nur auf die klassische Sichtweise und nicht auf die Quantenfeldtheorie (entwickelt für die Wechselwirkungen zwischen Atomen), für die ich hoffe, die Antwort von anderen Leuten zu sehen.
Wir hören oft, dass die elektromagnetische Welle aus echten Photonen „besteht“, während das elektromagnetische Feld aus virtuellen Photonen „besteht“.
Was ist ein EM-Feld? Ein Feld ist etwas, das eine Kraft ausübt. Ein EM-Feld übt keine Kraft aus. Was wir haben, sind elektrische Felder und magnetische Felder. Elektrische Felder üben eine Kraft zwischen geladenen Teilchen aus und magnetische Felder üben eine Kraft auf die magnetischen Dipolmomente der subatomaren Teilchen aus. Zum dritten Fall, der Lorentz-Kraft und den Überinduktionsprozessen, siehe die folgende Beschreibung der Lorentz-Kraft weiter unten.
Was ist eine EM-Welle? Jedes Photon ist ein Teilchen mit einer oszillierenden elektrischen und einer oszillierenden magnetischen Feldkomponente. Wenn die Quellen - meist Elektronen - synchron beschleunigt werden, sind auch die emittierten Photonen in Phase und die resultierende Radiowelle ist wirklich eine Welle mit oszillierenden Feldkomponenten. Die Emission von Photonen aus einer thermischen Quelle kann man kaum als Welle bezeichnen, noch kann man direkt eine Wellencharakteristik einer thermischen Quelle messen.
Da die Vorstellung von Feldlinien das einzige Modell für elektrische und magnetische Felder ist und die innere Struktur dieser Felder (Feldlinien) nicht entwickelt ist, sind virtuelle Photonen die einzige Möglichkeit, wie man die Wechselwirkung in diesen Feldern erklären kann. Allerdings werden bei der Annäherung eines Elektrons an den Kern echte Photonen realisiert und echte Photonen sind daran beteiligt, Elektronen aus dem Kern anzuregen.
Wenn wir eine Flugbahn eines im Magnetfeld abgelenkten Elektrons sehen, können wir (mit dem oben genannten Verständnis) diese Wechselwirkung hypothetisch so beschreiben, dass das Elektron virtuelle Photonen absorbiert und/oder emittiert (in Wechselwirkung mit dem von anderen Ladungen erzeugten Feld).
Lassen Sie mich ins Detail gehen. Ein sich bewegendes – nicht parallel zu einem äußeren Magnetfeld – Elektron wird mit seinem magnetischen Dipolmoment auf das äußere Feld ausgerichtet, dadurch abgelenkt, also beschleunigt, ein echtes Photon emittiert (siehe Synchrotronstrahlung , wird dadurch dejustiert , und so weiter, bis das Elektron seine kinetische Energie erschöpft hat und im Zentrum der Spirale seiner Bahn zur Ruhe kommt.Dieses Phänomen wird als Lorentzkraft bezeichnet.
Wir hören auch oft, dass es sich bei der elektromagnetischen Welle um elektrische und magnetische Wechselfelder handelt. Wenn ein Elektron die Welle (die eine niedrige Frequenz sein könnte) kreuzt, scheint es, als würde das Elektron ebenfalls abgelenkt werden.
Wenn ein Elektron unter dem Einfluss von EM-Strahlung steht, würden einige der Photonen dieser Strahlung mit dem Elektron interagieren. Das Elektron absorbiert einfach das Photon und das Elektron gewinnt an Energie. Oder es passiert nichts, weil Photonen von ihrer Emission bis zu ihrer Absorption unteilbare Teilchen sind. (Sie können die Wellenlänge von EM-Strahlung nicht ohne Absorptions- und Reemissionsprozesse ändern.) Im Allgemeinen stimme ich Ihrer folgenden Aussage zu:
Es scheint, dass der einzig wahrscheinlichste Prozess die Compton-Streuung ist, die sich dramatisch von einem Elektron unterscheidet, das einfach im magnetischen oder elektrischen Feld abgelenkt wird, ohne dass echte Photonen gestreut werden.
Die nächste Ihrer Aussagen wird die obigen Antworten enthalten, wenn Sie bereit sind, „EM-Feld“ und „EM-Welle“ in „EM-Strahlung“ umzubenennen. Ich habe die Ausdrücke wie folgt geändert :
Ist die EM-Strahlung wirklich anders als das statische Feld, das durch lokale Ladungen erzeugt wird? Wird beispielsweise das sich bewegende Elektron im statischen Magnetfeld anders abgelenkt als eine ausreichend niederfrequente Radiowelle ?
Ja. So funktioniert der Empfänger einer Antenne.
Stimmt es, dass die Ablenkung im statischen Magnetfeld keine gestreuten Photonen erzeugt...
Nein. Siehe die Synchrotronstrahlung, die Photonen werden nicht gestreut, sondern einfach von dem verbrauchenden Elektron emittiert.
... während die Ablenkung im ansonsten ähnlichen Feld einer niederfrequenten Radiowelle zu einem Haufen gestreuter Photonen führt?
Die Absorption der Photonen von EM-Strahlung wird von der Reemission von Photonen unterschiedlicher Wellenlängen begleitet. Die Funkwelle wird gedämpft.
Benutzer154997
sichere Sphäre
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