Elektrodynamik und Optik - Fachbereich Physik der Universität ...

110 Experimentalphysik 2 für Biologen & Chemiker
a) Elektromagnetische (EM) Welle, (die sich vom Dipol der Länge h und vergleichsweise kleinen Breite dx
ablöst,) dargestellt durch einen (Ausbreitungs-) Strahl, den sog. Wellenvektor k, in x-Richtung und zwei
Wellenfronten, die eine Wellenlänge λ voneinander entfernt sind. Darunter dieselbe Welle als
„Schnappschuss“ der beiden sinusförmig oszillierenden E- und B-Felder, die beide senkrecht zueinander und
ebenfalls senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der Wellenfront stehen (E, B und Ausbreitungsrichtung folgen
der Rechte-Hand-Regel): es handelt sich also um eine Transversalwelle (s.a. 1. Semester). Die
Wellenfronten breiten sich mit der Geschwindigkeit c aus, die der Lichtgeschwindigkeit entspricht. Fernfeld:
E- und B-Feld sind in weiter Entfernung zum Dipol nicht zueinander phasenverschoben: Wellenbäuche,
Nulldurchgänge und Wellentäler von E- und B-Feld fallen also zeitlich zusammen. Nahfeld: In direkter Nähe
zum Dipol, d.h. beim Ablöseprozess, sind E- und B-Feld dagegen um 90° zueinander phasenverschoben,
d.h. um eine viertel Periode T zueinander versetzt (Wellenmaxima/-minima von E-Feld fallen mit
Nulldurchgängen von B-Feld (magn. Flussdichte) zusammen) (nicht gezeigt, aber analog zur Situation im
Dipol selbst, wie es für die stehende Welle im Dipol diskutiert wurde). Mit zunehmendem Abstand vom Dipol
verringert sich diese Phasenverschiebung, d.h. das Nahfeld geht kontinuierlich in das Fernfeld über. Quelle:
Halliday, Abb. 34-5, S.971
Zusammenfassend: Liegt also in einem geraden
Draht (Dipol) ein zeitlich variables B-Feld vor, ist
dieses von einem ebenfalls zeitlich veränderlichen
E-Feld senkrecht umgeben, das wiederum von
einem zeitlich veränderlichen B-Feld senkrecht
umgeben ist ... → Man erhält eine sich
ausbreitende Verkettung von senkrecht zueinander
stehenden E- und B-Feldern, die durch
Wellengleichungen beschrieben werden →
elektromagnetische (oder auch Hertz’sche)
Welle.
Quelle: Staudt, Abb. 6.146, S.157