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Physik Elektrodynamik – Elektromagnetische Wellen

15 KartenNaturwissenschaftenatrio10.10.2026Nur mit Link

Karteikarten zum Thema „Naturwissenschaften“ · 15 Karten · von atrio. Beispiele: Aus welchen Maxwell-Gleichungen lässt sich die Wellengleichung für E-Felder …

Karten

15 Karten
STANDARD

Aus welchen Maxwell-Gleichungen lässt sich die Wellengleichung für E-Felder im Vakuum herleiten?

Rückseite

Aus dem Induktionsgesetz (∇×E = -∂B/∂t) und dem Ampère-Maxwell-Gesetz (∇×B = μ₀ε₀∂E/∂t) durch Doppelrotation und Vektoranalysis.

STANDARD

Wie lautet die Phasengeschwindigkeit elektromagnetischer Wellen im Vakuum?

Rückseite

c = 1/√(μ₀ε₀) ≈ 3·10⁸ m/s, abhängig nur von der magnetischen Feldkonstante μ₀ und der elektrischen Feldkonstante ε₀.

STANDARD

Welche Orientierung haben E-Feld, B-Feld und Ausbreitungsrichtung zueinander?

Rückseite

E, B und der Wellenvektor k bilden ein rechtssinniges, orthogonales Tripel: E ⊥ B ⊥ k, wobei E×B in Ausbreitungsrichtung zeigt.

STANDARD

Wie verhalten sich die Beträge von E- und B-Feld in einer ebenen Welle im Vakuum zueinander?

Rückseite

E₀ = c·B₀, das elektrische Feld ist um den Faktor c stärker als das magnetische Feld.

STANDARD

Was beschreibt der Poynting-Vektor S = (1/μ₀) E × B?

Rückseite

Die Energieflussdichte (Leistung pro Fläche) der elektromagnetischen Welle, gerichtet in Ausbreitungsrichtung.

STANDARD

Wie groß ist die zeitlich gemittelte Energiedichte einer ebenen Welle im Vakuum?

Rückseite

⟨u⟩ = ½ ε₀ E₀² = ½ B₀²/μ₀, elektrische und magnetische Energiedichte sind gleich groß.

STANDARD

Was versteht man unter linearer Polarisation?

Rückseite

Das E-Feld schwingt auf einer festen Geraden senkrecht zur Ausbreitungsrichtung, die Schwingungsebene ist räumlich fixiert.

STANDARD

Wann liegt zirkulare Polarisation vor?

Rückseite

Wenn zwei linear polarisierte Wellen gleicher Amplitude um 90° phasenversetzt überlagert werden – das E-Feld rotiert auf einem Kreis.

STANDARD

Wie ändert sich die Wellenzahl k beim Übergang vom Vakuum in ein dielektrisches Medium?

Rückseite

k = n·ω/c mit Brechzahl n = √(εᵣμᵣ), die Wellenlänge verkürzt sich um den Faktor 1/n bei konstanter Frequenz.

STANDARD

Was besagt das Snelliussche Brechungsgesetz für elektromagnetische Wellen?

Rückseite

n₁ sin(θ₁) = n₂ sin(θ₂), der tangentiale Wellenvektor-Komponente ist an der Grenzfläche stetig.

STANDARD

Welche Bedingung muss für Totalreflexion erfüllt sein?

Rückseite

Welle läuft aus optisch dichterem in dünneres Medium (n₁ > n₂) und Einfallswinkel übersteigt den kritischen Winkel θc = arcsin(n₂/n₁).

STANDARD

Was beschreibt der Hauteffekt bei Wellen in Leitern?

Rückseite

Die Wellenamplitude fällt exponentiell ab mit der Eindringtiefe δ = √(2/ωμσ), Strom verdrängt sich an den Leiterrand.

STANDARD

Wie verhält sich die Phasengeschwindigkeit in einer Wellenleiter (Hohlleiter) zur Lichtgeschwindigkeit?

Rückseite

Die Phasengeschwindigkeit vₚ = c/√(1-(f_c/f)²) ist größer als c, die Gruppengeschwindigkeit v_g = c·√(1-(f_c/f)²) kleiner als c.

STANDARD

Was ist die Abschneidfrequenz f_c eines rechteckigen Hohlleiters für den TE₁₀-Modus?

Rückseite

f_c = c/(2a), wobei a die größere Wellenleiterdimension ist – darunter breitet sich der Modus nicht aus.

STANDARD

Wie entsteht elektromagnetische Strahlung durch eine beschleunigte Ladung?

Rückseite

Beschleunigung erzeugt transversale Feldanteile, die sich als Wellen vom Ort der Beschleunigung lösen – Strahlungsfeld fällt nur mit 1/r ab.

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