Enthalten elektromagnetische Wellen Elektronen?

Ich verstehe, dass EM-Wellen oszillierende elektrische und magnetische Felder sind. Aber bedeutet das nicht, dass die Welle selbst geladene Teilchen enthält, die die Felder erzeugen?

Nein, elektromagnetische Wellen „enthalten“ in keinem Modell der Physik Elektronen.
Ein Elektron erzeugt ein elektrisches Feld, das sich bis ins Unendliche erstreckt, obwohl es nur ein Punktteilchen ist. Das heißt, das elektrische Feld muss keine Elektronen enthalten, um zu existieren. Wenn das Elektron schwingt, schwingt auch das weit entfernte elektrische Feld
> Enthalten elektromagnetische Wellen Elektronen? Nun, das mag weit hergeholt sein, aber man kann wahrscheinlich eine bejahende Antwort geben, indem man die Vakuumpolarisation zitiert .
@akhmeteli es hängt von deiner Definition von "enthalten" ab. Die Quantenfeldtheorie ist ein erfolgreiches mathematisches Modell, aber virtuelle Teilchen sind nur mathematische Formeln, um die Erhaltungsgesetze in den Feynman-Diagrammen zu verfolgen.
@annav: Alles hängt von Definitionen ab, aber die Vakuumpolarisation hängt von der Elektronenmasse und -ladung ab, AFAIK.

Antworten (6)

Nein. Eine elektromagnetische Welle ist eine Störung im elektromagnetischen Feld , die ein zeitlich veränderliches elektrisches Feld enthält, das von einem zeitlich veränderlichen Magnetfeld begleitet wird, und die Störung breitet sich aus. Wenn die Störung vorbeigeht, bleibt nichts zurück, und innerhalb der Feldstörung (was wir eine Welle nennen) sind zu keinem Zeitpunkt geladene Teilchen oder kleine Magnete vorhanden.

Ich denke, die Verwirrung hier ist, dass Surfwellen Wasser "enthalten". Aber Surfwellen sind eine Art "Steinwellen", wenn das Sinn macht.

Es hängt davon ab, ob. Elektromagnetische Wellen sind im Vakuum möglich und reichlich vorhanden. Dabei handelt es sich nicht um eine Gebühr oder Stromverteilung. In einem transparenten Medium wie Glas beinhalten Em-Wellen Ladungen, die, während sie sich synchron bewegen, zum Charakter der Wellen beitragen. Plasmawellen und Oberflächenplasmapolaritonen beinhalten ebenfalls Ladungen.

Nein. Elektromagnetische Wellen „enthalten“ eigentlich gar nichts. Klassisch kann man sie als Störungen der elektrischen und magnetischen Felder im Raum beschreiben, die in einer bestimmten Beziehung stehen (zB: sie erfüllen die Maxwell-Gleichungen und die D'Alembert-Gleichung, auch bekannt als Wellengleichung). Eine elektromagnetische Welle kann in einem Quantenansatz als ein (oder mehrere) Photonen beschrieben werden. In jedem Fall enthalten sie keine Elektronen. Sie interagieren jedoch mit Elektronen: Das elektrische Feld der Welle bewirkt eine Kraft auf Elektronen, und wenn sie sich bewegen, erfahren sie aufgrund des Magnetfelds der Welle eine Lorentz-Kraft.

Die kanonische Antwort lautet nein : Das elektromagnetische Feld ist selbst eine Art Materie, die sich von dem unterscheidet, was wir normalerweise als Materie in Form von Teilchen wie Elektronen, Protonen usw. wahrnehmen.

Äther
Die oben erwähnte moderne Ansicht wurde nicht immer allgemein akzeptiert: Es gab viele Versuche, elektromagnetische Wellen als Bewegungen einer speziellen Substanz zu modellieren, die als leuchtender Äther oder einfach Äther bezeichnet wird, wodurch diese Wellen den Wellen im Wasser ähneln würden. Die populäre Diskussion findet sich zB in Jules Vernes' From the Earth to the Moon (oder Around the Moon - ich weiß nicht mehr genau, was, nur dass ich erstaunt war, es als ernsthafte Diskussion zu lesen).

Vakuumpolarisation
@akhmeteli hat in den Kommentaren darauf hingewiesen, dass es in QFT schwieriger sein kann, elektromagnetische Felder von Elektronen zu unterscheiden:

Enthalten elektromagnetische Wellen Elektronen? Nun, das mag weit hergeholt sein, aber man kann wahrscheinlich eine bejahende Antwort geben, indem man die Vakuumpolarisation zitiert.

Polarisation eines Mediums
Wenn sich schließlich eine elektromagnetische Welle in einem Medium ausbreitet, verursacht sie eine Polarisation (im einfachsten Fall repräsentiert durch die Dielektrizitätskonstante). ϵ ), was auf das zusätzliche Feld zurückzuführen ist, das dadurch entsteht, dass die Elektronen durch das Feld verschoben werden. Auch hier enthält das Feld streng genommen die Elektronen nicht, aber sie sind oft untrennbar miteinander verbunden.

Seltsamerweise enthalten sie keine Elektronen, sondern bestehen eigentlich aus Photonen – sogar jenen Wellen, die nicht in einer Frequenz liegen, die wir als sichtbares Licht kennen.

Hier ist eine Quelle von Nasa.gov -

https://imagine.gsfc.nasa.gov/science/toolbox/emspectrum1.html#:~:text=Elektromagnetische%20Strahlung%20kann%20beschrieben werden,Energie%20gefunden %20in%20den %20Photonen .

Jeder Körper über Null Kelvin sendet Photonen aus. Elektromagnetische Strahlung ist die Summe aller Photonen, die von angeregten subatomaren Teilchen emittiert werden. Es ist im Grunde Wärmestrahlung.

Elektromagnetische Wellen sind eine spezielle Form der EM-Strahlung. Die synchrone und periodische Beschleunigung von Elektronen auf der Oberfläche eines Leiters führt zur Strahlung polarisierter Photonen. Diese Strahlung hat ein periodisches Maximum an Photonen – es ist eine sich ausbreitende Welle.

Der Punkt ist, dass jedes Photon ein unteilbares Teilchen ist, sich im Vakuum mit der gleichen Geschwindigkeit c bewegt und eine oszillierende elektrische Feldkomponente und eine oszillierende magnetische Feldkomponente hat. Photonen unterstützen sich mit ihren oszillierenden Feldern. Sie brauchen keine Umgebung, um zu existieren. Im Gegenteil, jede Materie auf dem Weg des Photons führt zur Absorption eines Photons durch subatomare Teilchen.