Dies ist die Physikseite

 


Drei Figurinen eines Objektes


Elektromagnetische Wechselfelder, Wellenpakete

Partikelresonanz

Kurzer Rückblick

Bei der Modellierung schwerer Materie - der Fermionen -  haben wir ein Gleichgewicht zwischen den Impulsdruck der Hintergrund-ITO und dem im Fermion oszillierenden ITO zu Grunde gelegt. Es bilden sich dann mehr oder weniger klar umgrenzte Schwingungsfiguren. Als einfachste Schwingungsfigur haben wir eine förmige gewählt - aber es sind natürlich noch viele andere vorstellbar, z.b seltsame Attraktoren wie diesen hier

Bild unten: Animation kugelförmige stehende Welle
Animation stehende Teilchenwelle


Das Prinzip des Gleichgewichtszustand zwischen der Schwingungsfigur des
Fermions und der Umgebung führte zur Invarianz und zur Konstanz der Lichtgeschwindigkeit, die eben auch nicht von einer beliebigen Bewegung zwischen Lichtquelle und Empfänger abhängt. Das Modell zeigte auch anschaulich, weshalb ein derart schwingendes Fermion selbst bei Zufuhr von beliebig viel Energie keine beliebig große Geschwindigkeit gegenüber seiner Umgebung bekommen wird.

Wir wissen, dass sich Lichtwellen im Vakuum immer mit C ausbreiten, aber Fermionen nie. Licht breitet sich im Vakuum von der Quelle wellenförmig aus - analog einer Welle im Wasser, nur eben ohne Wassermoleküle, sondern einfach nur ´im Raum´.
Während im Wasser die Energie der Welle von Wasseratom zu Wasseratom weitergegeben wird, nennt die Physik keinen substanziellen Vermittler der Energie im Raum. Wir stehen also wieder einmal vor dem Problem der ´Vorstellbarkeit´.
Deshalb werden wir nun die Fortpflanzung der Energie einer Lichtwelle im Vakuum mit der ´Substanz´ zu veranschaulichen versuchen, die wir vorn zur Veranschaulichung der
Vakuumenergie eingeführt haben: dem allseitigen Strom neutraler ITO.

Photonen sind eigentlich Energieportionen, die von Atomen (Fermionen) ausgesendet werden und sie  wieder von diesen aufgenommen werden können. Die Energie der Photonen kann also entweder in einem schweren Fermion ´stecken´ und so Bestandteil einer geschlossenen Schwingungsfigur sein, oder sie sind nicht in einem Fermion ´drin´, aber dann sind sie als Welle im Vakuum mit C unterwegs.
Wenn also Photonen im Vakuum mit C unterwegs sind, können sie
keine geschlossene Schwingungsfigur haben. Das Fortpflanzungsprinzip der Photonen im Vakuum sollte unbedingt Wellencharakter haben und wie bei der Wasserwelle sollte die Energie des  Wellenpaketes ´Photon´ irgendwie von ITO zu ITO weitergegeben werden...

Generelles zu Wellen

Über Elektro-Magnetischen Wellen  (EM-Wellen) haben wir zwar schon viel gehört, aber die grafischen Darstellungen (wie das Bild unten links) zeigen auch nur, wie sich irgendwelche Kraftwirkungen oder Feldlinien im Raum ausbreiten...  (auch im Wikipedia)
                     Welle Mitte                     Welle Mitte Part
Im Bild oben links (Bilder aus der ´Überall ist die Mitte´)  finden wir die geläufige Darstellung der Wirkungen einer EM-Welle, wie man sie mit Hilfe eines Probekörpers detektieren würde, wenn die Welle das Bezugssystem des Probekörpers passiert.
Bei der Passage wechselt das elektrische und das magnetische ´Feld´ periodisch und phasengleich seine Richtung. Über der Linie der Ausbreitungsrichtung ist die Wirkung des negativen elektrischen Feldes dargestellt, darunter die des Positiven und orthogonal dazu liegt die magnetische Wirkung.


Im Bild oben rechts versuchte ich sehr vereinfacht diese zyklisch wechselnden Wirkungen mit Hilfe der von einer Antenne aus in den Raum gehenden  ITO darzustellen. Den Effekt im Bild links (erste Halbwelle) würde das zweite ITO im Bild rechts erzeugen, dass sich von links nach rechts durch die Raumzelle bewegt. Die Zweite Halbwelle könnte danach von dem Dritten ITO veranschaulicht werden, welches sich ebenso in der Raumzelle von links nach rechts bewegt, aber anders orientiert  ist ...
Die Grafik damals zeigte natürlich nicht einmal annähernd das komplexe Geschehen bei der Fortpflanzung von Energie in einer Elektromagnetischen Welle. Ein anschauliches, einfaches Bild kann ich nicht bieten. Aber wir können die dabei ablaufenden Vorgänge  prinzipiell beschreiben.  Wir greifen dazu auf die Bilder der ´Bewegten Ladungen´ zurück  und gehen dabei auch auf das, zwar mathematisch berechenbare, aber bisher nicht veranschaulichte Geschehen bei der Entstehung und dem schließlichem ´Abnabeln´ von EM- Wellen ein.

Es ist nämlich so, dass elektromagnetische Welle zwar von einer Quelle, z.B. Antenne ausgehen, sie aber nicht sofort als das unterwegs sind, was wir in einer elektromagnetischen Welle üblicherweise zu ´sehen´ gelernt haben  (Bild oben links) oder auch  hier:

 Die Begriffe Nahfeld und Fernfeld beschreiben in der Antennentechnik unterschiedliche Raumgebiete, welche strahlende Antennensysteme umgeben. Üblicherweise werden die Raumgebiete, ausgehend von dem Antennensystem, in drei Bereiche unterteilt:

  1. Nahfeld, auch als reaktives Nahfeld bezeichnet, ist der Bereich in unmittelbarer Nähe zur Antenne
  2. Daran anschließend das Übergangsfeld, auch als Fresnel-Region oder als strahlendes Nahfeld bezeichnet
  3. Das Fernfeld, auch Fraunhofer-Region genannt, ist der größte Bereich, in welchem sich die elektromagnetische Welle unabhängig von der Antenne als ebene Welle im Raum ausbreitet.
aus: https://de.wikipedia.org/wiki/Nahfeld_und_Fernfeld_(Antennen)


1.  Entstehung einer elektromagnetischen Welle - an einer Antenne

Elektromagnetische Wellen gehen bekanntlich z.B. auch von Antennen aus. Antennen sind Leiter. Wenn man an diese Leiter eine Spannung anlegt, dann wird im Leiter ein Strom fließen und sich ein Potential ausbilden. Der Leiter besteht aus einem leitenden Material (z.B. Kupferatomen). Wenn Strom fließt, dann bewegen sich jedoch nicht die Atome des Leiters, sondern nur die negativen und positiven Ladungsareale (Elektronen und Defektelektronen) der Atome (siehe Kapitel bewegte Ladungen).
Etwas anders wird die Situation, wenn man einen Wechselspannung an den Leiter anlegt. Eine sinusförmige Wechselspannung hat zum Beispiel die Eigenschaft auf die Ladungsareale im Leiter eine ständig wechselnde Wirkung auszuüben: es wird im Leiter ein Wechselstrom angetrieben. Die nun unablässig hin- und her-beschleunigten Ladungsareale
im Leiter stehen in WW mit neutralen ITO und werden diese entsprechend ihrem momentanen Bewegungszustand  ´prägen´. Das nun entstehende Strömungsbild geprägter ITO sieht aber anders aus, als wir es vom Gleichstrom kennen.

Animation: Bei angelegter Wechselspannung werden die positiven und negativen Ladungsträger unablässig hin- und her-beschleunigt. Die Bewegung der Elektronen entspricht dem momentanen Gradienten der Spannung (Sinuskurve). Die Defektelektronen im Leiter bewegen sich ´spiegelbildlich´.
Antenne Wechselspannung

Gemäß dem bereits hier beschriebenen Feldmodell veranschaulichen wir den von der Antenne ausgehenden Strom mit Hilfe von unterschiedlich ´geprägten´ ImpulsTragenden Objekten (ITO).

Direkt am Antennenstab - im Nahfeld  - ist während des Nulldurchganges der Spannungskurve die Geschwindigkeit der Elektronen und Defektelektronen im Leiter am größten. Die Neigung der Drehachse ist maximal und somit auch die magnetischen Wirkung auf geeignete Probekörper.

Bild unten: ITO, die von nach oben beschleunigtem Elektron (blau) und einem zugehörigen, nach unten beschleunigten Defektelektron stammen

 Strom fließt nach oben




Bild unten: Von nach unten beschleunigtem Elektron und nach oben beschleunigten Defektelektron stammende ITO

ITO Stromfluss nach unten




Bild unten:  Situation im Moment der Spannungsspitze am oberen Ende eines Antennenstabes (-). Einen differenziell kleinem Moment steht nun ein rein elektrisches Feld an, bevor die Elektronen wieder nach unten beschleunigt werden.
Spannung max
Bild oben:  Situation  am unteren Ende eines Antennenstabes im Moment der Spannungsspitze (+). Einen differenziell kleinem Moment steht nun ein rein elektrisches Feld an - die Drehachsen der ITO weisen in deren Bewegungsrichtung.





Antennenstab - abgestrahlte ITO in verschiedenen Phasen des Stromflusses
Bild oben: Von einem stromdurchflossenen Leiter gehen negativ und positiv geprägte ITO in den Raum. Je nach der Richtung, in der sich die Elektronen/ Defektelektronen gerade bewegen, ist die Drehachse der von den Ladungsquellen ausgehenden ITO  geneigt.

Energie

Um Elektronen unablässig zu beschleunigen benötigt man Energie. Wir müssen der Antenne unablässig Energie zuführen (Spannung aufrecht erhalten, damit ein Wechselstrom fließt), ansonsten gehen keine Wellen von der Antenne in den Raum.
Im Vergleich zu einem stetigen Stromfluss in einem Leiter überlagernd sich die von beschleunigte Elektronen und Defektelektronen ausgehenden geprägten ITO in anderer Weise. Die ständig wechselnde Orientierungen führt zu den o.g. Bereichen Nahfeld, Übergangsfeld und Fernfeld.

EM-Wellenfelder



Bild unten: Die am Antennenstab angelegte Wechselspannung treibt einen Wechselstrom. Von einer Leiterposition aus geht deshalb eine Folge ständig anders geprägter und bewegter ITO in den Raum.
ITO Folge bei Wechselspannung

Bild Oben: Die einzelnen ITO stehen für die  positiven oder negativen Potentiale im Umkehrmoment. Dazwischen finden sich die entsprechend der aktuellen Bewegungsrichtung der Elektronen und Defektelektronen entgegengesetzt orientieren ITO.

Bild unten: Elektromagnetische Welle im Nahfeld:
die Maxima der elektrischen Feldwirkung fallen auf die 0-Durchgänge der Magnetwirkung und umgekehrt.

Welle  mit Grafik



Die Herausbildung eines EM-Wellenpaketes

Das Energiepaket,  welches wir elektromagnetische Welle nennen, entwickelt sich erst in einer bestimmten Entfernung von der Quelle. Dabei besteht ein Zusammenhang zwischen Länge des Antennenstabes, der Frequenz der Wechselspannung und dem Abstand zur Quelle.

Aus : https://deacademic.com/pictures/dewiki/54/660px-Nahfeld_Fernfeld.png

https://deacademic.com/pictures/dewiki/54/660px-Nahfeld_Fernfeld.png


Bild unten: Die Situation mit Hilfe der sich überlagernden, von den Ladungsquellen geprägten ITO veranschaulicht.

Überlagerung Nahfeld zu Fernfeld,


Nahfeld und Übergangsfeld


Nahfeld

Bild oben: In Momentaufnahme findet man in der Antenne Areale mit positivem Potential (rot), negativem Potential (blau) und Mischpotential (gelb), in dem sich negativ geprägten ITO und positiv geprägte ITO gegenläufig bewegen.
Nahe den Quellen im Antennenkörper ist der Versatz im ITO-Strom zwischen elektrischer und magnetischer Komponente noch gut erkennbar, aber mit zunehmender Entfernung überlagern sich die ITO der verschiedenen Ladungsareale und die Strukturen scheinen zu verschwimmen.




Das Fernfeld

  Felder markiert

im Fernfeld (gelb angelegt) ist die Überlagerung so weit fortgeschritten, dass wir Gruppen von ITO  (Wellenpakete) mit einen parallelen Verlauf der elektrischen und der magnetischen Komponenten vorfinden.
Im Übergangsfeld (grün angelegt) herrscht dagegen noch eine  Art Chaos, in dem sich die Impulskomponenten der verschiedenen ITO gegenseitig verstärken oder auslöschen und sich durch WW untereinander erste lockere Gruppierungen (Wellenpakete) bilden.


Das Prinzip der Fortpflanzung von Energie als Welle

Fermionen und Bosonen eint, dass beide genau bestimmte Portionen von Energie enthalten und beide der Energieerhaltung unterliegen. Bosonen bewegen sich im Vakuum mit C - Fermionen dagegen werden c niemals erreichen.
Die Fortpflanzung einer elektromagnetische Wellen im Raum kann deshalb nicht wie bei Fermionen als ´geschlossene Schwingungsfigur´ beschrieben werden, .
Trotzdem stehen Fermionen und Bosonen mit ihrer Umgebung in ständiger WW. Das WW- Prinzip der Bosonen mit der Umgebung beruht ebenso auf einem sich ständig erneuernden Gleichgewicht, denn dies ist Voraussetzung dafür stabil zu sein - zeitlich zu existieren.

Im Gegensatz zum Begriff der geschlossenen Schwingung eines Fermion bezeichne ich die elektromagnetischen Welle deshalb zunächst als ´offene´ Schwingung. Die Fortpflanzung der Energie geht also auch hierbei auf den WW-Prozess mit neutralen ITO der Umgebung zurück, ähnlich dem Prozess, den wir von bewegten Fermionen kennen - nur ist die Schwingungsfigur bei Bosonen eben nicht geschlossen.

Die von Defektelektronen und den Elektronen ausgehenden ITO vermitteln dabei ihren Bewegungsimpuls und ihren Eigendrehimpuls an das in der Bewegungsrichtung nächstliegende ´neutrale´ ITO und dieses gibt diese Energien dann weiter...
Zur Veranschaulichung eines elektromagnetischen Wellenpaketes stellt man sich am besten eine Art Soliton vor, welches sich aus einer longitudinalen Weitergabe des Bewegungsimpulses (analog Druckwelle) und einer quer dazu liegenden transversalen Ebene ergibt, in der die Weitergabe des Drehimpulses erfolgt.

Zu den Gemeinsamkeiten von Fermionen Bosonen

Beides sind Schwingungsfiguren, die bei ihrer WW mit der Umgebung unablässig darin ´Spuren´ ihrer Existenz hinterlassen. Bei Fermionen nannten wir diese bereits ´virtuelle Wellen´ (auch ´verdeckte Parameter´). Und, da die ITO dieser ´virtuellen Wellen keiner, ihre Geschwindigkeit prinzipiell beschränkenden Gleichgewichtsbedingungen unterliegen, können sie sich im Raum sogar schneller als mit c bewegen.  Siehe auch hier: Doppelspaltversuch.

Auch offene Schwingungsfiguren werden also solche ´Spuren´ im Raum hinterlassen. Und tasächlich zeigt sich im Doppelspaltversuch schon mit einem einzelnen Photon der Wellencharakter des Lichtquantes ganz eindeutig. Es gibt also keinen Zweifel, dass der Raum / das Vakuum von der Ausbreitung der elektromagnetischen Welle ´erfährt´ und dass er mit diesem Wissen auf die Bahn des Photons jenseits des Doppelspaltes lenkend einwirkt.
Wäre das Photon ein einzelnes, frei fliegendes ITO, dann könnte es dem ´Raum´ niemals dieses Wissen vermitteln. Das ist nur möglich, wenn die Energieportion Photon sich unablässig mit der lokalen Umgebung in Impulsaustausch - in WW - befindet und darin ´Spuren´ hinterlässt.

Bild unten: Bohmsche Führungswellen, welche die Bahn sowohl geschlossener als auch offener Schwingungsfiguren beim Doppelspaltexperiment ´lenken´.
Photon im DSP virtuelle >c

Während Fermionen sich im Vakuum niemals mit C bewegen können, sind die Photonen-Wellenpakete dagegen darin immer mit c unterwegs. Da virtuelle Wellen einen Umweg über den zweiten Spalt machen, müssen die darüber gehenden Informationen tatsächlich mit einer höheren Geschwindigkeit unterwegs sein, als die Photonen selbst.
Doch Derartiges wurde schon oft vermutet und auch gefunden ->  siehe hier. Oder etwas theoretischer hier.
Stand Mai 2020
Home
Kontakt
  Impressum
Physik Drei Figurinen eines Objektes
Beginnen wir mit NICHTS
DarkMatter
DarkEnergy
Lambda
Neutrinos
Impulsraum
Panta Rhei
Zur Mitte
1 Enklaven in der Metrik
2 Vier Dimensionen
3 Die Lichtgeschwindigkeit
4 Quanten in virtueller Welt
www.matthiasschellenberg.de