Physik Forum

[spuky]

Hallo liebe Community,

ich habe da eine ganz elementare Frage, ich habe mich nie für Physik interessiert und einige Wissenslücken die ich gerne nach und nach "füllen" möchte.

Kommuniziert alles, sei es Optisch oder Audiotechnisch alles übers Elektromagnetische Spektrum? Was ich mich auch frage, was hat das alles mit den längen der Wellen zutun? Warum ist im Radiobereich die Welle lang und im Optischen sowie Gamma so extrem kurz?

Ich komme darauf weil wie kann die eine Welle (z.B. Röntgen) durch Material wie Eisen durchdringen aber nicht die Radiowellen?

Würde mich sehr über eine Aufklärung freuen!

lg

euer spuky

[Fritz]

Naja, was heißt alles.

Schall zb. ist keine EM-Welle. 'Audiotechnisch' stimmt also schon mal nicht.

Was hat es mit der Wellenlänge auf sich? Naja: Eine EM-Welle ist ja in klassischem Sinn eine Welle die durch Schwingungen des elektrischen und des magnetischen Feldes hervorgerufen wird und sich räumlich fortpflanzt. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit ist dabei eine Naturkonstante, die Lichtgeschwindigkeit eben. Wenn etwas nun ganz langsam schwingt so sind die Wellen entsprechend lang, wenn es schnell schwingt sind die Wellen kurz. So einfach ist das.

Es stellt sich nun heraus, dass die Wellenlänge bzw. die Frequenz Einfluss auf das Ausbreitungsverhalten der Welle hat. Eine Welle kann nämlich um Ecken herum und durch Spalten hindurch wandern. Je kleiner die Wellenlänge ist um so eher 'beugt' sich die Welle. Das ist der Grund warum man Radio auch mittem im Wald empfangen kann, obwohl man den Sender selbst nicht sieht. Die Radiowellen werden um die Bäume herum gebeugt, das sichtbare Licht aber nicht, das dessen Wellen kürzer sind.


Nun hat sich aber herausgestellt, dass EM-Wellen in Wirklichkeit gar keine Wellen sind, sondern in Wahrheit aus Teilchen besteht, geannt Lichtquanten oder Photonen. Diese Teilchen verhalten sich auf ganz seltsame und komplizierte Weise (nach den Gesetzen der Quantenmechanik), insgesamt verhalten sich viele Photonen aber trotzdem so als wären sie alle zusammen eine Welle. Die klassischen Gesetze gelten also trotzdem noch so lange man sehr viele Phtotonen betrachtet.

Man kann also jedem Photon eine Wellenlänge zuordnen (obwohl es ein Teilchen ist). Es stellte sich heraus, dass jedes Photon eine gewisse Energie trägt, wieviel, das hängt von seiner Wellenlänge ab. Photonen mit kleiner Wellenlänge tragen eine große Energie.

Das ist der Grund warum Licht mit sehr kleiner Wellenlänge zb. Eisen durchdringt, langwelliges Licht aber nicht. Die Eisenatome stellen eine gewisse Barriere dar. Photonen mit sehr viel Energie können diese Barriere überwinden und die störenden Atome einfach 'zur Seite schubsen'. Photonen mit zu wenig Energie prallen ab und werden zurück geworfen oder absorbiert.

Hilft das ein wenig weiter?

mfg Fritz

[spuky]

Hallo Fritz,

mensch, vielen Dank für deine ausführliche und sehr informative Antwort!
Ich habe hier gerade mein Taschenradio stehen und gehe so die Frequenzen durch, erst UKW dann MW und schließlich LW. Als erstes fällt natürlich die schlechte Qualität der Sender auf der MW und LW auf, liegt das daran weil "lange Wellen und weniger Wellen" im bestimmten Zeitintervall = weniger Information oder hat das damit nichts zutun? Und was oder wo kommt das rauschen her wo kein Sender zu empfangen ist? Manchmal bekomme ich auch Signale im MW-Bereich wo z.B. jede 2 Sekunden ein "piepen" zu hören ist..

Eine fantastische Sache das ganze nur begreife ich es nur sehr sehr schlecht.. wenn ich jetzt draussen mit einem Kabel einen kurzschluss verursache bzw. einen Funken erzeuge habe ich dann auch schon ein Radiosignal/EM?

Danke vielmals!

[Fritz]

Hallo

Also die schlechte Qualität der KW, MW und LW Sender hat schon ein wenig mit der beschränkten Bandbreite zu tun. Ein Stereo-Audio Signal braucht etwa 40kHz an Bandbreite. Wenn nun viele Sender gleichzeitig übertragen wollen braucht es schon einiges an Bandbreite. Bei wenigen kHz bleibt da nicht viel übrig. Deshalb wird in diesem Bereich die Bandbreite soweit wie möglich reduziert.

Die Radiowellen in diesem Bereich haben große Bedeutung nicht nur für Radio sondern auch für Funkverkehr in Luftfahrt, Schifffahrt usw. Da sie sich über weite Strecken gut übertragen lassen. Die Kanäle sind aber begrenzt und deshalb recht begehrt.

Diese Wellenlängen werden also auch für alle möglichen technischen Anwendungen genutzt, zb. Zeitzeichensender, die dazu dienen Uhren zu synchronisieren. Da hört man dann oft nur ein Piepen.

Das Rauschen, dass du empfängst wenn der Sender falsch eingestellt ist, ist ein Gemisch aus allen möglichen Störungen. Es können sich zb. Signale von weit entfernten Sendern überlagern.

Um das Tonsignal mit EM-Wellen übertragen zu können muss es erst moduliert werden. D.h. das Signal wird so verändert, dass es in einem gewissen Frequenzbereich seinen Platz findet. Diese Modulation gelingt aber niemals vollkommen perfekt und es entstehen Artefakte, die eigentlich keine Information tragen aber trotzdem mit übertragen werden. Deshalb lässt man zwischen den Sendern normalerweise eine kleine Lücke im Spektrum, so dass die Störungen des einen Senders nicht den anderen beinflussen. Wenn man nun genau eine dieser Lücken erwischt empfängt man nur die Artefakte der Sender.
Außerdem gibt es natürlich noch Störungen die natürlichen Ursprungs sind, ob aus dem Weltraum oder durch den Sonnenwind der in die Atmosphäre eindringt, usw.

Außerdem ergibt sich die schlechte Qualität dieser Sender zum Teil aus der veralteten Technik und den Mängeln der Amplitudenmodulation bzw. der analogen Signalübertragung im allgemeinen. Es gibt auch digitales Radio, das wesentlich bessere Qualität liefert, dazu braucht man aber ein entsprechendes Empfangsgerät.

Wenn du einen Kurzschluss erzeugts hast du auch ein EM-Signal, stimmt. Am ehesten entspricht das einem Impuls. Dieser kann recht breitbandig sein, d.h. er deckt so ziemlich das ganze EM-Spektrum ab und kann weit in den MHz-Bereich hinaufreichen. Auch kann zb. ein Moped ohne entstörter Zündanlage den Radio und Fernsehempfang lahmlegen. Auch Elektromotoren mit Kommutator haben üblicherweise einen Funk-Entstör-Filter um die EM-Wellen, die durch die Funken entstehen zu dämpfen.

mfg Fritz

[spuky]

Hallo Fritz,

vielen Dank für deine Antwort und die verbundene Mühe, durch deinen Beitrag wurde mir die ganze Sache schon viel klarer!

Ganz liebe Grüße aus Norddeutschland....

spuky