Wie entsteht eine elektromagnetische Welle ohne Medium? [Duplikat]

In einem Medium befinden sich Teilchen. Wenn diese Partikel mit SHM-Bewegung oszillieren, entsteht eine Strömung. Das nennt man Welle.

Aber wenn es kein Medium gibt, gibt es keine Schwingung. Das bedeutet kein Durchfluss. Endlich keine Welle!

Aber elektromagnetische Wellen werden ohne Medium gebildet. Wie ist es möglich?

Wieder sagten so viele: „EM-Wellen sind die Oszillation des EM-Feldes.“ Oszillation von Partikeln bedeutet „Partikel gehen kontinuierlich nach unten und nach oben“. Was bedeutet dann „Schwingung des EM-Feldes“?

Es gibt ein Medium, es heißt elektromagnetisches Feld. Die Eigenschaften dieses Mediums sind jedoch ganz anders als bei Schüttgütern. Zum Beispiel sind seine Transformationseigenschaften unter Boosts auf verschiedene Referenzrahmen ziemlich unterschiedlich.
Das Feld ist kein Medium.
Genau diese Frage stellte sich der berühmte niederländische Physiker ChristiaanHuygens im 17. Jahrhundert. Es gibt noch keine Antwort oder es sollte sein, dass es kein Medium gibt.
Oszillation eines Feldes bedeutet, dass das Feld an einem Punkt seinen Wert ändert (oszilliert), wie Temperaturen an einem Punkt, die von Tag zu Nacht oszillieren. Nun, das gleiche, aber nicht 1 Zahl, sondern 3 Zahlen (Vektor). Ihre Werte oszillieren mit der Zeit und breiten sich aus.
Wozu schwingt das elektrische Feld??

Antworten (1)

Die klassischen Wellen wie Schall brauchen ein Medium, um sich fortzubewegen, Sie haben recht.

In der Frühzeit dachte man, Elektrizität und Magnetismus seien getrennt, und sie kamen in Maxwells Gleichungen zusammen und beschrieben die klassische EM-Welle und ihre Ausbreitung.

Als wir einen Weg fanden, die Mikroebene (QM) zu beschreiben, mussten wir die Quantenelektrodynamik verwenden.

Nun, im Fall von QM und QFT sprechen wir über Quantenfelder. Teilchen, wie die Photonen, die diese Welle bilden (die wir als klassische EM-Welle bezeichnen), sind die Anregung der QFT-Felder. Diese Felder existieren überall im Universum.

Die Art und Weise, wie sich Photonen ausbreiten, ist, wie wir beschreiben, wie sich diese Anregung der QFT-Felder im Vakuum ausbreiten.

Die QFT-Felder und ihre Anregung, die Photonen, sind mathematische Beschreibungen und der beste Weg, sie auf Quantenebene zu beschreiben.

Die beiden Ebenen, die klassische Ebene und die QM-Ebene passen perfekt zusammen, das Klassische entsteht aus der Quantenmechanik.

Die Maxwell-Gleichungen waren Differentialgleichungen und gaben die Lösung der Wellengleichung. Es wurde angenommen, dass das E-Feld ein M-Feld erzeugt und umgekehrt, aber schon damals erklärten sie es mit etwas Äther als Medium.

Die Wellen sind in Phase miteinander, also ist es nicht zufällig. Die Ursache ist die Quelle und sobald die EM-Welle die Quelle verlässt, sind die Phasen der E- und M-Wellen korreliert und ändern sich nicht.

Nach dem Michelson-Morley-Experiment wurde experimentell getestet, dass EM-Wellen kein Medium benötigen, um sich auszubreiten.

Sie fragen, warum EM-Wellen kein Medium benötigen und die anderen tun es. Es gibt keinen einfachen intuitiven Weg, über die Ausbreitung von EM-Wellen in einem Medium nachzudenken. Ihre Ausbreitung wird durch eine mathematische Theorie beschrieben.

Wenn Sie wirklich klassisch an die EM-Welle denken möchten und wie sie sich ohne das Medium ausbreitet, können Sie sich die QFT-Felder als eine Art Medium vorstellen, da die klassische EM-Welle aus den QM-Photonenteilchen hervorgeht, die diese anregen QFT-Felder.

Der Unterschied besteht darin, dass der ursprüngliche Äther nicht Lorentz-invariant war, aber die QFT-Felder, vacua, Lorentz-invariant sind.

Wie entsteht eine elektromagnetische Welle ohne Medium? [Duplikat]
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