In Diagrammen sehe ich Lichtwellen oft als kleine Sinuswellen dargestellt, die durch den Raum reisen. Und oft wird der Erklärer bei der Beschreibung von Polarisatoren seine Hand abwinkeln, um den Polarisationswinkel anzuzeigen, und ihn in einer Sinuswellenbewegung auf und ab bewegen, wodurch anscheinend die Amplitude der Welle nachgeahmt wird.
Meine Frage ist, ist die Amplitude des Lichts wirklich so? Wo bewegt es sich im Raum auf und ab oder von einer Seite zur anderen? Oder ist die Sinuswellenbeziehung nur eine Analogie?
Wenn die Person, die den Graphen zeichnet, sich die Mühe macht, die Achsen zu beschriften, werden Sie sehen, dass das, was "auf und ab geht", keine Verschiebung ist, wie es bei einer Welle an einer Schnur der Fall ist, sondern die elektrische Feldstärke .
Also, nein, nichts bewegt sich von der Strahllinie weg, aber da das elektrische Feld ein Vektor ist, ist der Schwingung eine Richtung zugeordnet (und daher ist die Polarisation sinnvoll).
Bei Wikipedia gibt es ein hübsches Bild
Elektromagnetische Wellen kann man sich als sich selbst ausbreitende transversal oszillierende Wellen elektrischer und magnetischer Felder vorstellen. Diese 3D-Animation zeigt eine linear polarisierte Welle, die sich von links nach rechts ausbreitet. Beachten Sie, dass die elektrischen und magnetischen Felder in einer solchen Welle in Phase sind und gemeinsam Minima und Maxima erreichen
Auf der Achse ist die Richtung der ebenen Welle. Was im Weltraum zu- und abnimmt, sind die elektrischen und magnetischen Felder. Da die Energie, die die Welle trägt, proportional zum Quadrat des durchschnittlichen elektrischen Felds ist, hängt das, was in dieser polarisierten Welle zunimmt und abnimmt, mit der Energie zusammen.
Bei nicht polarisiertem Licht haben die Strahlen zufällige Polarisationen, sodass die Welle nicht makroskopisch organisiert ist, aber viele Richtungen in der Ebene senkrecht zur Richtung sichtbar gemacht werden können. Die übertragene Energie ist immer noch proportional zum Quadrat des durchschnittlichen elektrischen Feldes, kann aber nicht in einem hübschen Diagramm gezeichnet werden.
Hier ist ein animiertes Flussdiagramm , ein Querschnitt des E-Feld-Musters, das von einem kurzen Dipol-Emitter ausgestrahlt wird, aus dem MIT-Physikkurs 8.02 .
Hier ist ein zeitlich eingefrorenes 3D-Flussmuster . (Auch viele weitere coole Sachen von MIT 8.02 )
Beachten Sie, keine Sinuswellen. Nur expandierende Blobs (sie wären in 3D ringförmig) mit der maximalen Wellenemission auf der Breitseite und einem Nullknoten auf der vertikalen Achse. In der Nähe der EM-Quelle sieht das Feldmuster wie expandierende Tori aus, bei denen das E-Feld poloidial umwickelt ist. Weiter weg von der Dipolquelle würden wir es eher als dünne, sich ausdehnende Kugelwellen mit Löchern an den Polen sehen, mit E-Feld- und B-Feld-Flusslinien, die „auf die Kugel gezogen“ und rechtwinklig zueinander sind. Die Feldlinien schließen sich immer wieder zu gequetschten, sich nach außen bewegenden Kreisen.
Ich vermute, dass diese handschwingenden Sinuswellen-Erklärungen (und sogar Lehrbuch-Erklärungen über „Transversalwellen“) viele Jahrzehnte zurückliegen, als alles Licht „Transversalwellen im Äther“ war. Licht ist keine Transversalwelle, nicht wie ein rüttelndes Seil oder Scherwellen-Schallwellen in Festkörpern. Aber es ist sehr schwer, die Autoren von Physiklehrbüchern dazu zu bringen, ihre Sprache zu ändern (suchen Sie nach SJ Gould und dem Klonproblem des Foxterriers). Strahlung ist "Transversalwelle".
Licht wird auch als elektromagnetische Strahlung bezeichnet. Elektrische und magnetische Felder sind Vektorgrößen. Beispielsweise bestimmt ein elektrisches Feld, in welche Richtung ein geladenes Teilchen beschleunigt wird. Licht/Photonen schwingen also nicht räumlich, aber ihr Elektro- und Magnetfeld ändert die Amplitude.
Moonraker
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