Wie „bewegen“ sich Elektronen in elektromagnetischer Strahlung eigentlich?

Bei EM-Strahlung sind keine Elektronen beteiligt (na ja, normalerweise bewegen sich Elektronen in der Antenne, die die Strahlung erzeugt, aber nicht in der Strahlung selbst).

Also ... worauf beziehen sich diese "10 Meter"? Das ist die sogenannte Wellenlänge. EM-Strahlung breitet sich in Wellen aus, aber was bedeutet das nun? Kommen wir zunächst zu einer anderen Art von Wellen: Wasserwellen.

Betrachtet man ein paar Wellen und misst den Abstand ihrer Kämme zueinander, erhält man die Wellenlänge: Das Bild unten zeigt eine Momentaufnahme einer Welle, und$\lambda$bezeichnet die Wellenlänge.

Würde man dagegen an einer Stelle bleiben und zählen, wie oft das Wasser an dieser bestimmten Stelle in einem kompletten Zyklus auf und ab steigt und die Zyklen pro Sekunde zählen, würde man die Wellenfrequenz erhalten.

Nun, bei der elektromagnetischen Strahlung ist das, was sich auf und ab bewegt, keine Materie. Es ist einfach die Stärke des elektrischen und magnetischen Feldes an einem bestimmten Punkt. Stellen Sie sich vor, Sie hätten ein schickes Messgerät, das Ihnen die Stärke des elektrischen Felds anzeigen würde. Wenn Sie es dann an einem Punkt im Raum halten würden, würde es mit einer bestimmten Frequenz zwischen einem Maximum und einem Minimum oszillieren. Bei Funkwellen ist das normalerweise so$100 MHz$, dh 100 Millionen Zyklen pro Sekunde.

Wenn Sie dagegen eine Momentaufnahme Ihres elektrischen Feldes aufnehmen und vergleichen könnten, wie weit zwei Maxima voneinander entfernt sind, würden Sie die Wellenlänge erhalten.

Was sich also "bewegt", sind die elektrischen und magnetischen Felder, nicht die tatsächlichen Ladungen. Daher sind Zeichnungen von Radiowellen als Wellenstrahlen genaue Bilder dessen, was vor sich geht, es sei denn, Sie gehen zu Radiowellen mit sehr sehr geringer Intensität, bei denen Sie anfangen müssen, über die Quantennatur der EM-Strahlung nachzudenken ...

Bei elektromagnetischer Strahlung gibt es keine Teilchenverschiebung

(Oder jede andere Wellenbewegung für diese Angelegenheit).

Sie können dies wie folgt verstehen:

Ein zeitveränderliches elektrisches Feld erzeugt ein magnetisches Feld, ebenso erzeugt ein zeitveränderliches magnetisches Feld ebenfalls ein elektrisches Feld.

Bei EM-Strahlung haben wir beide Felder, die sich gegenseitig kontinuierlich induzieren. Dieses Paar elektrischer und magnetischer Felder ist das, was im Weltraum reist.

Hoffe das hilft.

Typischerweise beginnt elektromagnetische Strahlung mit der Bewegung eines Elektrons, eines geladenen Teilchens. Entweder als veränderlicher Strom, sagen wir in einer Antenne, oder innerhalb eines Atoms, wenn ein Elektron in einen niedrigeren Energiezustand fällt und innerhalb des Atoms die Hülle wechselt. In beiden Fällen ändert sich die Bewegung der Ladung, die Energie als Photon, auch bekannt als Quantum elektromagnetischer Strahlung oder Lichtwelle, aussendet.

Die Lichtwelle breitet sich mit Lichtgeschwindigkeit aus und je nach Energie, die die Bewegungsgeschwindigkeit des Elektrons bestimmt, wird die Welle über einen längeren oder kürzeren Zeitraum erzeugt. Dies bestimmt die Wellenlänge und Frequenz der Welle, wobei energiereichere Photonen schneller erzeugt werden und daher eine kürzere Wellenlänge haben als ihre weniger energiereichen Verwandten.

Das Elektron muss sich also nicht weit bewegen, um eine lange Wellenlänge zu erzeugen, es muss sich nur mit weniger Energieverlust bewegen.