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Erschienen in:
2015 | OriginalPaper | Buchkapitel
16. Ausbreitung elektromagnetischer Wellen
verfasst von : Matthias Bartelmann, Dieter Lüst, Andreas Wipf, Anton Rebhan, Björn Feuerbacher, Timm Krüger
Erschienen in: Theoretische Physik
Verlag: Springer Berlin Heidelberg
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Kapitelvorwort
Welche grundlegenden Eigenschaften haben elektromagnetische Wellen?
Welchen Einfluss haben Medien auf elektromagnetische Wellen?
Wie breiten sich elektromagnetische Wellen in Hohlleitern aus?
Das Licht der Sterne erreicht uns aus großen Entfernungen durch das Vakuum des Weltalls; sehr lange war aber nicht klar, was Licht überhaupt ist und wie es sich durch das Vakuum ausbreiten kann. Maxwell äußerte bereits kurz nach Aufstellen seiner Gleichungen die Vermutung, dass es „elektromagnetische Wellen“ gäbe und Licht eine solche sei. Im Jahre 1886 bestätigte dann der deutsche Physiker Heinrich Hertz experimentell, dass elektromagnetische Wellen in der Tat existieren und sich auch genauso verhalten wie Lichtwellen (siehe auch Kap. 19).
Zunächst wurde jedoch noch davon ausgegangen, dass elektromagnetische Wellen (wie die schon bekannten mechanischen Wellen) ein Medium benötigen, um sich auszubreiten, dass also das gesamte Weltall mit einem „Äther“ ausgefüllt ist. In den folgenden Jahrzehnten ergaben sich aber zunehmend experimentelle Befunde gegen diese Annahme, und Einsteins spezielle Relativitätstheorie zeigte dann endgültig, dass ein Äther nicht nötig ist: Licht kann sich auch durch ein reines Vakuum ausbreiten.
Licht hat aber zahlreiche Wirkungen auf Materie. Eine besonders eindrucksvolle wird beim Eröffnungsbild dieses Kapitels sichtbar: Der Strahlungsdruck des Sonnenlichtes sorgt dafür, dass ein Komet nicht nur einen Schweif hat (der durch den Sonnenwind, also geladene Teilchen, die von der Sonne abgegeben werden, entsteht), sondern auch noch einen zweiten sogenannten Strahlungsschweif.
Sowohl die Ausbreitung von elektromagnetischen Wellen im Vakuum als auch einige ihrer Wechselwirkungen mit Materie werden in diesem Kapitel genauer beleuchtet.