Wie sieht eine Lichtwelle aus? (3D-Modell)

Wie sieht eine Lichtwelle aus?

Die einzigen Modelle, die ich online finden kann, sind 2D-Wellen, sie sehen einfach aus wie sin()-Graphen.

Ich habe die Modelle der beiden Komponenten von "Lichtwellen" (elektrisches Feld und magnetisches Feld) gesehen und sie werden auf einem kartesischen 3D-Koordinatensystem dargestellt, aber es sind immer noch nur zwei 2D-Wellen.

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Licht ist doch nicht wirklich FLACH, oder?

Ich glaube, ich bin immer davon ausgegangen, dass es auf seiner Reise in alle Richtungen größer als kleiner austritt und die Form abgibt, die Sie während eines Überschallknalls sehen:

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Ich habe gezeichnet, was ich mir als 3D-Modell des elektrischen Felds einer Lichtwelle vorstelle, während sie sich von links nach rechts ausbreitet:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein(Kegelbild von: http://www.presentation-process.com/images/3d-powerpoint-cone.jpg )

Ist dies eine genaue Darstellung dessen, wie die 3D-Strahlung eines Lichtstrahls aussieht, wie eine 3D-Welle? (Offensichtlich wäre es welliger, die Verwendung einer 3D-Kegelgrafik zum Erstellen dieses Diagramms führte dazu, dass die Kanten spitz und scharf aussahen. Ein besseres Objekt wäre so etwas wie eine Kugel (3D-Parabel) gewesen, aber ich bin nicht der Beste mit Photoshop).

Wenn dies ein einigermaßen genaues Modell des Pulsierens von Lichtwellen in 3D ist, wie sieht die magnetische Welle in Modellform aus? Überlappen sie sich nur mit möglicherweise einer etwas größeren oder kleineren Amplitude, aber denselben Maxima- und Minima-Positionen entlang t (x-Achse in meinem Modell)?

Nun, es sieht nach nichts aus (dh Sie werden niemals eine Lichtwelle sehen können ), aber Ihre "flachen" Bilder sind wahrscheinlich näher an der Wahrheit, wenn Sie darüber nachdenken, was ebene Polarisation bedeutet. en.wikipedia.org/wiki/Polarization_(waves)
@jameslarge haha ​​ja, ich meinte eher, wie ein 3D-Modell aussehen würde, nicht das Licht selbst xD Danke für den Link, ich werde mich hineinlesen!

Antworten (2)

Das erste 2D-Bild, das Sie gepostet haben, ist eine typische Vereinfachung für Unterrichtszwecke. Darin verwenden sie die Höhe der Sinuswelle, um die Größe darzustellen, und die Richtungen der Sinuswellen, um zu zeigen, wie die Felder relativ zueinander zeigen. Das Licht selbst ist jedoch überhaupt nicht kegelförmig. Sie müssen sich diese Sinuswelle vorstellen, die an mehreren Punkten im Raum existiert und nicht in diesem kegelartigen Volumen lokalisiert ist. Dies kann schwierig zu visualisieren sein.

Eine gängige Methode zur Visualisierung dieser Art von Feldern ist ein 3D-Vektorfeldplot.

Vektorfelddiagramm des Lichts

Länge oder Farbe entsprechen typischerweise der Amplitude, und die Pfeile zeigen die Richtung des elektrischen Felds. Das Magnetfeld ist immer senkrecht und die Amplitude ist proportional, daher macht es wenig Sinn, beide zusammen darzustellen. Dieses, das ich eingefügt habe, zeigt, wie das Feld tatsächlich ein Volumen durchdringt.

Aus Interesse, hier ist ein gif von Dipolstrahlung. Dies ist nur ein 2-D-Schnitt des Feldes und zeigt keine Vektorrichtung, ist aber eine sehr gute Visualisierung einer realeren Art von Strahlung. Die Farbe entspricht in diesem Fall der Größe.

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Schöne Animationsgrafik. Was hast du dafür verwendet? Nun die Herausforderung: Zeigen Sie das Magnetfeld in derselben Animation. Das sollte den Rest Ihres Sommers auffressen!
Ich habe es von der Wikipedia-Seite über Dipole gestohlen. Ich weiß nicht, mit welcher Software sie das gemacht haben. Glücklicherweise ist das Magnetfeld proportional zum elektrischen Feld, sodass die Farbe die Größe von beidem darstellt. Sommer gerettet.
@David, also ist es nach Ihrem ersten Bild tatsächlich wie eine Welle, nur über viele parallele Querschnitte hinweg, die wie die Art von Welle aussehen, die Sie in einem Wellenbad sehen würden? Wenn dies also der Fall ist, wenn ich einen Laser auf eine senkrechte Wand schieße, trifft er an einer Stelle, und wenn ich ihn dann weiter weg bewege, aber auf derselben Höhe halte und was nicht (einfach auf der Z-Achse zurückschieben). Licht trifft an einer höheren oder niedrigeren Stelle?
Ich versuche immer noch, mich darum zu kümmern O:) Danke für die Animation, Dipolstrahlung zu sehen ist cool, ist Licht ein Dipol? Oder strahlt es in alle Richtungen gleichmäßig ab. (Ich weiß, dass Magnetismus Dipol und Licht elektromagnetisch ist, also würde ich denken, dass der Teil der "Elektro" -Strahlung möglicherweise kein Dipol ist.)
Das ist eine gute Art, es auszudrücken, ähnlich wie eine Welle in einem Pool, aber über viele Querschnitte hinweg. Wenn Sie die Welle in einer bestimmten Höhe messen könnten, würde sie einer Welle in einem Pool ähneln. Licht selbst ist kein Dipol. Licht neigt dazu, in die meisten Richtungen gleichmäßig zu strahlen, aber das ist nicht ganz richtig. Es wird Richtungen geben, in denen die Strahlung schwächer oder nicht vorhanden ist, wie Sie im GIF sehen können. Der Grund, warum dies als Dipolstrahlung bezeichnet wird, liegt darin, dass sie verursacht wird, wenn Sie einen magnetischen oder elektrischen Dipol nehmen und ihn oszillieren lassen. Dies ähnelt dem Muster, das eine einfache gerade Antenne erzeugt.
Tut mir leid, dass ich ein Jahr gebraucht habe, um das zu akzeptieren! Ich bin mir nicht sicher, warum ich es nicht zuerst getan habe, haha
„Wenn dies der Fall ist, wenn ich einen Laser auf eine senkrechte Wand schieße, trifft er an einer Stelle, und wenn ich ihn dann weiter weg bewege, aber auf derselben Höhe halte und was nicht (einfach auf der Z-Achse zurückschieben) das Licht wird an einer höheren oder niedrigeren Stelle auftreffen?“ – NEIN. Ich habe das zufällig gesehen und ich weiß, dass es alt ist, aber falls dieser Teil für Sie nicht beantwortet wurde, stellen die sich ändernden Längen der Pfeile keine Positionsänderung dar . Sie stellen eine Änderung der Stärke oder Größe dar.
Sie haben eine bestimmte Richtung, weil der WERT eines elektrischen Feldes an einem Ort und zu einer Zeit eine Größe UND eine Richtung hat. Wenn ein geladenes Teilchen dort sitzen würde, würde es eine Kraft spüren, die proportional zur Länge des Pfeils und in Pfeilrichtung ist.

Es hängt stark von der Form der Wellenfront ab. Und die Wellenfront hängt von der Quelle ab. Wenn Ihre Quelle ein Stern ist und Sie weit davon entfernt sind und die Welle erkennen, ist die Wellenfront planar. Es gibt viele andere Wellenfrontformen für eine andere Quelle. Dies sind nur die häufigstenGeben Sie hier die Bildbeschreibung ein Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

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