Mindestfrequenz einer elektromagnetischen Welle [Duplikat]

Ist es möglich, eine elektromagnetische Welle mit einer Frequenz nahe Null zu erzeugen?

Eine elektromagnetische Welle transportiert Energie. Wenn wir die Frequenz einer EM-Welle verschwindend klein machen und sie praktisch gleich machen können, wird sie dann auch Energie transportieren? Ich glaube nicht, dass es möglich ist. Daher sollte es eine grundlegende Grenze für die Mindestfrequenz einer EM-Welle geben.

Gibt es sowas?

DC wird als 0-Frequenz und unendliche Wellenlänge angesehen. Sie können sich wirklich nur asymptotisch 0 Hz nähern.
Angesichts der umgekehrten Beziehung zwischen Frequenz und Wellenlänge ist die minimale Frequenz die maximale Wellenlänge. Daher kann dies ein Duplikat von physical.stackexchange.com/q/246896 sein
@HDE 226868 Vielen Dank, dass Sie mir die sehr ähnliche Frage gezeigt haben. Eines der Motive hinter dieser Frage war zu verstehen, ob man Energie über elektromagnetische Wellen in der Nähe von DC übertragen kann und wie weit wir diese Grenze erweitern können.
Es gibt keine solche Sache. Wenn Sie Zeit und Platz haben, kann ich für Sie eine so langsame elektromagnetische Welle erzeugen, wie Sie möchten.
Die längste Welle, die ich mir vorstellen kann und die praktisch wäre, wäre, eine Ionenquelle im Orbit zu montieren und damit Luna eine Nettoladung (-) und der Erde eine Ladung (+) zu geben. Sie strahlen mit einer Frequenz von einem inversen Mondmonat (etwa 0,4 Mikrohertz).
@CuriousOne Ich denke, mit dem Begriff langsam meinten Sie langsame Frequenz, weil die Geschwindigkeit aller elektromagnetischen Wellen gleich ist.
Was, wenn wir eine gefaltete Antenne mit einer zehnmal größeren Gesamtlänge als das sichtbare Universum schaffen, können wir dann Wellen mit einer Wellenlänge erzeugen, die zehnmal größer ist als die Größe des Universums?

Antworten (5)

Es gibt keine Untergrenze für die Frequenz elektromagnetischer Felder. Man kann ein Gleichstromfeld als die niedrigste Frequenz betrachten, die bei null Hz liegt. Vielleicht würde jemand argumentieren, dass das Gleichstromfeld für alle Ewigkeit existieren muss, um wirklich null Hz zu sein. Erweitert man jedoch das nur für eine endliche Dauer vorhandene Gleichfeld mit einer Fourier-Transformation, erhält man ein Spektrum, das im Ursprung kontinuierlich und ungleich Null ist. Dies zeigt, dass Frequenzen ungleich Null bis hinunter zu Null existieren.

Was ist mit der quantenmechanischen Sichtweise davon? Wie von tparker betont, kann man niederfrequente "weiche" Photonen erhalten, die zur Dynamik beitragen. Darüber hinaus sind auch Gleichstromfelder wie das Coulomb-Feld um geladene Teilchen in der Quantenmechanik (oder Quantenfeldtheorie) enthalten.

Eine geäußerte Ansicht ist, dass die niedrigste Frequenz aufgrund der Größe des Universums durch einen Hohlraumeffekt bestimmt werden sollte. Eine solche Ansicht hat jedoch einige praktische Probleme. Damit das Universum als Hohlraum fungieren kann, muss das Feld darin hin und her springen können, damit es konstruktiv mit sich selbst interferieren kann. Dies setzt besondere Randbedingungen voraus. Es geht auch davon aus, dass das Feld lange genug bestehen wird, um diese konstruktive Interferenz aufzubauen, und dass es offensichtlich noch mit sich selbst kohärent sein muss, damit so etwas richtig funktioniert. Wenn man nur ein wenig darüber nachdenkt, merkt man schnell, dass solche Anforderungen kaum erfüllt werden können. Daher setzt die Größe des Universums wahrscheinlich keine Grenze für die niedrigste zulässige Frequenz.

In gewissem Sinne begrenzt die Größe des Universums die Wellenlänge eines Photons: Jedes Photon, das eine größere Wellenlänge als die Größe des Universums hat, kann nicht vollständig in diesem Universum existieren. Es ist jedoch nicht klar, dass dies jemals getestet werden kann.

Bei hoher Energie (kurze Wellenlänge) war das Fehlen einer Grenze für thermisch abgestrahltes Licht ein wichtiger Grund für den Aufstieg der frühen Quantenmechanik, der violetten Katastrophe . Die klassische Physik konnte den Strahlungswärmefluss nicht erklären, weil es keine obere Grenze der Photonenenergie gab. Quantenmechanische Atome haben solche Grenzen (für Wasserstoff sind es 13,6 eV = 1 Rydberg).

Ja, „weiche Photonen“ mit extrem niedriger Energie existieren und können wichtige Wirkungen haben, selbst wenn ihre Energie zu niedrig ist, um direkt nachgewiesen zu werden.

Geringstmögliche Amplituden und maximale Länge erfordern sehr niedrige elektrische Bewegungsladung und -spannung, aber die Welle verschwindet als Geist.

Brian Dodson hat eine kurze Erklärung dazu bei Quora gepostet. Grundsätzlich wird vorgeschlagen, dass "die größte Energie, die als elektromagnetische Welle tragbar ist, etwa 1 MeV oder eine Wellenlänge von 0,01 Angström beträgt".

https://www.quora.com/Whats-the-longest-possible-wavelength-lowest-possible-frequency-lowest-possible-energy-of-electromagnetic-radiation

Interessanterweise verwenden wir in meinem Studium der Geophysik tatsächlich VLF (sehr niederfrequente) militärische Sender, um geoelektrische Eigenschaften des Bodens zu vermessen, typischerweise in den 3-30-kHz-Bändern.

Ich weiß nicht, was sie da drüben auf Quora machen, aber das ist völlig falsch. Es wird immer schwieriger, makroskopische Wellenoptik mit immer kürzeren Lichtwellenlängen durchzuführen, aber 1 MeV ist absolut nichts Besonderes, und die Beziehung zwischen klassischen elektromagnetischen Wellen und Quantenelektrodynamik wird durch diesen besonderen Wert in keiner Weise beeinflusst. In jedem Fall wäre dies eine obere Energie- und untere Wellenlängengrenze, was das OP nicht verlangt.
Ich unterstütze nur den vorherigen Kommentar. Diese Quora-Antwort ist einfach falsch. Die Treffsicherheit ist dort nicht ganz so hoch wie hier.
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