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Moin zusammen,

ich würde gerne wissen, wie die höchste mögliche Frequenz der Ladungsträger (Elektronen) eines Wechselstromes im Leiter (beispielsweise Kupfer)sein kann.
Können die Elektronen eines Wechselstromes beispielsweise im optischen Bereich (Terra-Hertz) im Leiter schwingen?

Von Freien-Elektronen-Lasern (FEL) weiß ich, dass man Elektronen mit Undulatoren sinusförmig schwingen lässt und sie dabei Röntgenstrahlung aussenden. Nur sind diese Elektronen nicht mehr Leitungsgebunden.

Gruß
Populärwissenschaftsopfer

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Dann baue dir ein FEM und versuche sie zu sehen, dann
wirst wahrscheinlich wissen, wie weit sie hochschwingen.

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...und täglich grüßt der PC:
"Drück' ENTER! Feigling!"

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Ich will aber die obere Frequenzgrenze von HF-Strömen in einem Leiter untersuchen. Im Undulator des FEL befinden sich die Elektronen in einem Hohlraum.

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» Ich will aber die obere Frequenzgrenze von HF-Strömen in einem Leiter
» untersuchen. Im Undulator des FEL befinden sich die Elektronen in einem
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Undulator:
http://primo.bibliothek.kit.edu/primo_library/libweb/action/dlDisplay.do?vid=KIT&docId=KITSRCE0270058615&tab=kit_evastar&srt=date

https://de.wikipedia.org/wiki/Compton-Effekt
https://de.wikipedia.org/wiki/Materiewelle#Die_De-Broglie-Wellenl.C3.A4nge

Die schwingen gezwungen, so wie der Undulator es erlaubt.
Nicht umgekehrt; ist weit hergeholt wie ein Lautsprecher.

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» Moin zusammen,

Hallo alleine,

» ich würde gerne wissen, wie die höchste mögliche Frequenz der Ladungsträger
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» Von Freien-Elektronen-Lasern (FEL) weiß ich, dass man Elektronen mit
» Undulatoren sinusförmig schwingen lässt und sie dabei Röntgenstrahlung
» aussenden. Nur sind diese Elektronen nicht mehr Leitungsgebunden.

Ich kenne mich mit FELs nicht aus und werde das jetzt auch nicht nachholen. Aber mir fällt da was Merkwürdiges auf. Dazu pack ich mal diesen Satzteil:

» dass man Elektronen mit Undulatoren sinusförmig schwingen lässt und sie dabei Röntgenstrahlung
» aussenden. Nur sind diese Elektronen nicht mehr Leitungsgebunden.

Ob diese Elektronen "sinusförmig schwingen" hat nichts damit zu tun, ob das Elektron ein Röntgen-Quant erzeugt oder nicht. Es hat nur damit zu tun, dass dieses Elektron sich im Zustand eines sehr hohen Energieniveaus befindet. Bei der Reduktion dieses wird entsprechend ein Röntgen- oder sogar ein Gamma-Quant freigesetzt. Der Energiewert entspricht dabei der Wellenlänge die mit freigesetzt wird.

Und da klemmt's mit dem Vorstellungsvermögen. Es geht um den Welle/Teilchen-Dualismus. Ein schwierig nachvollziehbares, aber offenbar doch funktionierendes Modell...

Auf die selbe Weise entsteht auch sichtbares Licht oder UV. Die Elektronen befinden sich einfach nur in einem niedrigeren hohen Energie-Niveau bevor diese sich von diesem nicht langzeitstabilen Zustand befreien.

Immer dann, wenn dass geschieht, wird im sehr hohen Frequenzbereich eine Sinusschwingung erzeugt. Das Elektron selbst "vibriert" dabei überhaupt nicht sinusförmig.

Wenn Du eigentlich das meinst wovon ich jetzt schreibe, stellt sich die Frage, was ist denn im Gamma-Frequenzbereich die höchste Frequenz. Da weiss ich jetzt die genauen Zahlen nicht, aber der Kosmos liefert die Antwort. Es gibt da anscheinend eine maximal hohe elektromagnetische Frequenz und diese ist im Bereich von etwa 10^20 Hz. Man nennt diese höchstenergetische Gammastrahlung auch kosmische Strahlung.

Vor langer Zeit habe ich mal gelesen, dass es eine theoretisch maximal höchste Frequenz oberhalb dieser etwa 10^20 Hz gibt, wie das aber genau ist, habe ich wieder vergessen und müsste ich erst wieder mal lesen. Da Dich das aber jetzt interessiert, könnte es doch Deine Aufgabe sein, in den Gefilden der Physik und Kosmologie zu recherchieren. Viel Spass!

Du nennst Dich Populärwissenschaftsopfer. Mir scheint dies etwas abfällig, weil es gibt auch durchaus für die Allgemeinheit gute Literatur. Gut in dem Sinne, man kommt ohne viele Formeln rasch auf den Punkt, der einem wirklich interessiert. Wichtig dabei ist, dass moderne erkenntnistheoretische Richtlinien (Karl Popper) nicht vernachlässigt werden. Das drückt sich aus im Schreibstil.

--
Gruss
Thomas

Buch von Patrick Schnabel und mir zum Timer-IC NE555 und LMC555:
https://tinyurl.com/zjshz4h9
Mein Buch zum Operations- u. Instrumentationsverstärker:
https://tinyurl.com/fumtu5z9

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» Ob diese Elektronen "sinusförmig schwingen" hat nichts damit zu tun, ob das
» Elektron ein Röntgen-Quant erzeugt oder nicht. Es hat nur damit zu tun,
» dass dieses Elektron sich im Zustand eines sehr hohen Energieniveaus
» befindet. Bei der Reduktion dieses wird entsprechend ein Röntgen- oder
» sogar ein Gamma-Quant freigesetzt. Der Energiewert entspricht dabei der
» Wellenlänge die mit freigesetzt wird.
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» Und da klemmt's mit dem Vorstellungsvermögen. Es geht um den
» Welle/Teilchen-Dualismus. Ein schwierig nachvollziehbares, aber offenbar
» doch funktionierendes Modell...
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» Auf die selbe Weise entsteht auch sichtbares Licht oder UV. Die Elektronen
» befinden sich einfach nur in einem niedrigeren hohen Energie-Niveau bevor
» diese sich von diesem nicht langzeitstabilen Zustand befreien.
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» Immer dann, wenn dass geschieht, wird im sehr hohen Frequenzbereich eine
» Sinusschwingung erzeugt. Das Elektron selbst "vibriert" dabei überhaupt
» nicht sinusförmig.
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» Wenn Du eigentlich das meinst wovon ich jetzt schreibe, stellt sich die
» Frage, was ist denn im Gamma-Frequenzbereich die höchste Frequenz. Da weiss
» ich jetzt die genauen Zahlen nicht, aber der Kosmos liefert die Antwort. Es
» gibt da anscheinend eine maximal hohe elektromagnetische Frequenz und diese
» ist im Bereich von etwa 10^20 Hz. Man nennt diese höchstenergetische
» Gammastrahlung auch kosmische Strahlung.
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» Vor langer Zeit habe ich mal gelesen, dass es eine theoretisch maximal
» höchste Frequenz oberhalb dieser etwa 10^20 Hz gibt, wie das aber genau
» ist, habe ich wieder vergessen und müsste ich erst wieder mal lesen. Da
» Dich das aber jetzt interessiert, könnte es doch Deine Aufgabe sein, in den
» Gefilden der Physik und Kosmologie zu recherchieren. Viel Spass!
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» Du nennst Dich Populärwissenschaftsopfer. Mir scheint dies etwas abfällig,
» weil es gibt auch durchaus für die Allgemeinheit gute Literatur. Gut in dem
» Sinne, man kommt ohne viele Formeln rasch auf den Punkt, der einem wirklich
» interessiert. Wichtig dabei ist, dass moderne erkenntnistheoretische
» Richtlinien (Karl Popper) nicht vernachlässigt werden. Das drückt sich aus
» im Schreibstil.

Moin,

vielen Dank.
ja das mit den Modellen ist so eine Sache. Schnell kommt man auf falsche Vorstellungen. Beispiel: Die Lichterzeugung beim Übergang eines Ladungsträgers zu einem tiferen Energieniveau. Mit dem Standardsatz "beschleunigte Ladungen strahlen elektromagnetische Wellen ab" kommt man schnell zu der Meinung: Halt, die Bandlücke entspricht einer sehr kleinen Weglänge, springt das Elektron nun die Weglänge und endet dann abprupt im tieferen Energieniveau, so entspricht dies doch einer ungeheuren Verzögerung, sprich einer negativen Beschleunigung. Das führt dann zur Strahlung.

Ich würde gerne noch eine ziemliche Unklarheit (für mich) klären. Dazu folgendes:
Wenn ich eine ideale Sinusspannungsquelle habe, sagen wir mit der Frequenz von 1Ghz, beträgt der Weg der Elektronen, den sie während einer Schwingung zurücklegen (während des Umladeprozesses) genau der Wellenlänge der 1GHz-Welle?

Gruß
Wirrwarr

»
» Ich würde gerne noch eine ziemliche Unklarheit (für mich) klären. Dazu
» folgendes:
» Wenn ich eine ideale Sinusspannungsquelle habe, sagen wir mit der Frequenz
» von 1Ghz, beträgt der Weg der Elektronen, den sie während einer Schwingung
» zurücklegen (während des Umladeprozesses) genau der Wellenlänge der
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Löse dich doch endlich von dem Gedanken, dass die Elektronen so schnell sind.
Der Impuls ist Schnell.

» »
» » Ich würde gerne noch eine ziemliche Unklarheit (für mich) klären. Dazu
» » folgendes:
» » Wenn ich eine ideale Sinusspannungsquelle habe, sagen wir mit der
» Frequenz
» » von 1Ghz, beträgt der Weg der Elektronen, den sie während einer
» Schwingung
» » zurücklegen (während des Umladeprozesses) genau der Wellenlänge der
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» Löse dich doch endlich von dem Gedanken, dass die Elektronen so schnell
» sind.
» Der Impuls ist Schnell.
»
»
»

Ok,
aber die Ladungsträger müssen beschleunigt werden, damit zu einer Abstrahlung kommt.

Gruß

» »
» » Löse dich doch endlich von dem Gedanken, dass die Elektronen so schnell
» » sind.
» » Der Impuls ist Schnell.
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» »
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» aber die Ladungsträger müssen beschleunigt werden, damit zu einer
» Abstrahlung kommt.
»
» Gruß

Als elektromagnetische Welle bezeichnet man eine Welle aus gekoppelten elektrischen und magnetischen Feldern.
Diese entstehen durch Wechselstrom.
Bei deinen Gammastrahlen und licht ist es etwas anders. Aber das hast du ja selbst erkannt.

https://de.wikipedia.org/wiki/Elektromagnetische_Welle

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» » » Löse dich doch endlich von dem Gedanken, dass die Elektronen so
» schnell
» » » sind.
» » » Der Impuls ist Schnell.
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» » aber die Ladungsträger müssen beschleunigt werden, damit zu einer
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» Als elektromagnetische Welle bezeichnet man eine Welle aus gekoppelten
» elektrischen und magnetischen Feldern.
» Diese entstehen durch Wechselstrom.
» Bei deinen Gammastrahlen und licht ist es etwas anders. Aber das hast du ja
» selbst erkannt.
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» https://de.wikipedia.org/wiki/Elektromagnetische_Welle

Das ist alles klar, darum geht es mir nicht.
Ich möchte gerne wissen, ob der Weg, den die Elektronen während einer Schwingung durchlaufen, der Wellenlänge entspricht. Und zwar der Wellenlänge der abgestrahlten Wellen.

Gruß

» Das ist alles klar, darum geht es mir nicht.
» Ich möchte gerne wissen, ob der Weg, den die Elektronen während einer
» Schwingung durchlaufen, der Wellenlänge entspricht. Und zwar der
» Wellenlänge der abgestrahlten Wellen.
»
» Gruß

Ein Kleinhirn ruht nie.

» » Das ist alles klar, darum geht es mir nicht.
» » Ich möchte gerne wissen, ob der Weg, den die Elektronen während einer
» » Schwingung durchlaufen, der Wellenlänge entspricht. Und zwar der
» » Wellenlänge der abgestrahlten Wellen.
» »
» » Gruß
»
» Ein Kleinhirn ruht nie.

Kannst du die Frage bitte beantworten.

» » Das ist alles klar, darum geht es mir nicht.
» » Ich möchte gerne wissen, ob der Weg, den die Elektronen während einer
» » Schwingung durchlaufen, der Wellenlänge entspricht. Und zwar der
» » Wellenlänge der abgestrahlten Wellen.
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» » Gruß
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» Ein Kleinhirn ruht nie.

Die Frage halte ich für entscheidend, da es die Fehlanpassung einer Antenne sehr anschaulich erklären würde.

Wenn eine Antenne nämlich eine Länge besäße, die kleiner ist als die zu empfangende Wellenlänge, so können die Elektronen eben nicht die volle Schwingung ausführen, die durch die Wellenlänge ihren Schwingungsweg festlegt. Wir bekommen so nur einen Bruchteil der Schwingung.

»
» Wenn eine Antenne nämlich eine Länge besäße, die kleiner ist als die zu
» empfangende Wellenlänge, so können die Elektronen eben nicht die volle
» Schwingung ausführen, die durch die Wellenlänge ihren Schwingungsweg
» festlegt. Wir bekommen so nur einen Bruchteil der Schwingung.

Elektronen bewegen sich in Drähten wirklich im "Schneckentempo"!
Die Größenordnung beträgt etwa nur 1/10 mm je Sekunde!

http://www.schule-bw.de/unterricht/faecher/physik/online_material/e_lehre_2/teilchenfeld/geschwelektronen.htm

» »
» » Wenn eine Antenne nämlich eine Länge besäße, die kleiner ist als die zu
» » empfangende Wellenlänge, so können die Elektronen eben nicht die volle
» » Schwingung ausführen, die durch die Wellenlänge ihren Schwingungsweg
» » festlegt. Wir bekommen so nur einen Bruchteil der Schwingung.
»
» Elektronen bewegen sich in Drähten wirklich im "Schneckentempo"!
» Die Größenordnung beträgt etwa nur 1/10 mm je Sekunde!
»
» http://www.schule-bw.de/unterricht/faecher/physik/online_material/e_lehre_2/teilchenfeld/geschwelektronen.htm


Ok,

aber ich verstehe nicht, was dann mit oszillierenden Ladungen gemeint ist.

»
» Ok,
»
» aber ich verstehe nicht, was dann mit oszillierenden Ladungen gemeint ist.

https://books.google.de/books?id=aW-gcoUp8GwC&pg=PA32&lpg=PA32&dq=oszillierenden+Ladungen&source=bl&ots=omTPaewjey&sig=CcYBcIzA4mc9Jndmo3QpjjiysUY&hl=de&sa=X&ved=0ahUKEwi9r5C95ejNAhXsBZoKHWlWCXUQ6AEILzAD#v=onepage&q=oszillierenden%20Ladungen&f=false