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Archiv verlassen und diese Seite im Standarddesign anzeigen : Bremsstrahlung


schmiereck
25.04.17, 20:43
Hallo,

ich bin neu hier und habe mich angemeldet da ich eine Frage habe, von der ich hoffe das mir diese hier jemand so erklären kann, dass ich dies verstehe.
Zu mir - ich bin kein Physiker sondern nur interessierter Laie.

Ich bin letzthin über die Bremsstrahlung gestolpert und habe mir https://de.wikipedia.org/wiki/Bremsstrahlung durch gelesen.

Für mich liest sich dies so/ sieht es so aus, als würde ein Elektron beim Vorbeiflug an einem Atomkern abgebremst. Dadurch wird die Bremsstrahlung erzeugt.
Nun stelle ich mir aber vor, dass dieses Elektron beim Vorbeiflug vielleicht durch das positive Feld des Atomkerns erst angezogen und dann wieder abgebremst wird, aber in der Summe wird es nach der Passage doch genau so schnell sein wie zuvor.
Für mich sieht es so aus, als ob in der Abbildung bei Wikipedia v2 geringer sein soll, als v1.
Ist also die Bremsstrahlung die beim beschleunigen und bei abbremsen während der Passage abgegeben wird, die Ursache der "Bremsung"?

Grüße, Thomas

schmiereck
26.04.17, 21:57
Hi,

weil noch niemand geantwortet hat - habe ich etwas falsches gefragt, oder unverständliches?
Ich weiß ja noch nicht, wie aktiv das Forum ist.

Nix für ungut, Thomas

Nicht von Bedeutung
26.04.17, 22:45
Das Forum schein weit weniger aktiv zu sein, als es sich der Admin wünscht, aber was falsches kann man nicht fragen, nur was falsches antworten.

Alles, was mir dazu bisher einfallen wollte, belief sich nur auf Beschleunigungen bei einer Kreisbewegung mit konstanter Umlaufgeschwindigkeit. Bei einer solchen werden Umlaufende Körper in X-Richtung (Sinus) anders beschleunigt oder gebremst als in Y-Richtung (Cosinus).

Bei dir geht es aber anscheinend nicht um Kreisbewegungen, sondern um elliptische. Da würde eher etwas wie Keplers zweites Gesetz zum Tragen kommen. Elektron wird durch Proton anzezogen und abgelenkt. Nachdem Elektron das Photon passiert hat, steht es immer noch unter Einfluss der Anziehungskraft des Protons, also muss es wohl langsamer werden, wenn es sich von diesem wieder entfernt. Unterschreitet es dabei die Fluchtgeschwindigkeit des Protons, bewegt es sich wieder drauf zu, beschleunigt und das Ganze geht von vorne los.

Ist aber keine fachmännische Beschreibung und die Bremsstrahlung fehlt da völlig. Ich würde also an deiner Stelle noch auf andere Posts warten.

Timm
27.04.17, 09:37
Da würde eher etwas wie Keplers zweites Gesetz zum Tragen kommen. Elektron wird durch Proton anzezogen und abgelenkt.
Seit wann gelten denn die Keplerschen Gesetze in der Elektrodynamik?

Nicht von Bedeutung
27.04.17, 10:05
Lies noch mal. Steht dort zufällig "etwas wie Keplers zweites Gesetz"? Gibt es in meinem Beitrag bereits Hinweise darauf, das meine Antwort falsch sein könnte?
Wenn du es hast, erkläre mir den Sinn deiner Frage.

Wenn du dann noch Muße hast, erkläre er mir evtl. noch Keplers zweites Gesetz, wo es zutrifft und worin der Unterschied zu Protonen (Zentralmasse) und Elektronenorbits (Umlaufende Masse) zu finden ist. Den Unterschied, dass Atome für Keplers Gesetze viel zu Klein sein sollen, kann ich nicht gelten lassen, weil ich dann unterstellen müsste, dass Galaxien dann nämlich evtl. viel zu groß seien.

Aber wenn du so etwas vorhast, was mich freuen würde, dann doch bitte in einem neuen Thema, denn hier warten schmiereck und ich schon sehnsüchtig auf eine Antwort, was es mit dieser Bremsstrahlung nun auf sich hat. Warum versuchst du dich nicht mal an einer? Du solltest es doch wissen, wenn du meinst, dass Kepler damit nichts zu tun haben kann.

Timm
27.04.17, 10:44
Ist also die Bremsstrahlung die beim beschleunigen und bei abbremsen während der Passage abgegeben wird, die Ursache der "Bremsung"?

Nach meinem Verständnis geht die Ablenkung eines Elektrons mit relativistischer Energie von der geradlinigen Bahn auf Kosten seiner kinetischen Energie. Ich denke nicht, daß ein Beschleunigen bei der Annäherung eine Rolle spielt. Vielleicht können andere hier noch mehr dazu sagen.

Hawkwind
27.04.17, 13:18
Für mich liest sich dies so/ sieht es so aus, als würde ein Elektron beim Vorbeiflug an einem Atomkern abgebremst. Dadurch wird die Bremsstrahlung erzeugt.
Nun stelle ich mir aber vor, dass dieses Elektron beim Vorbeiflug vielleicht durch das positive Feld des Atomkerns erst angezogen und dann wieder abgebremst wird, aber in der Summe wird es nach der Passage doch genau so schnell sein wie zuvor.
Für mich sieht es so aus, als ob in der Abbildung bei Wikipedia v2 geringer sein soll, als v1.


Für das kombinierte System Kern+Elektron gilt ja Erhaltung der Gesamtenergie.

Die als Bremsstrahlung vom Elektron abgestrahlte Energie muss ja irgendwo herkommen bzw. entnommen werden; das kann nur - wie Timm auch schon sagt - die Bewegungsenergie des Elektrons sein. Diese ist nach der Passage des Kerns also um die abgestrahlte Energie reduziert - es ist also langsamer als zuvor.

Wenn man mal davon ausgeht, dass der viel, viel schwerere Kern praktisch ruht während der ganzen Geschichte.

Timm
27.04.17, 13:26
Prinzipiell gebe ich dir recht, eigentlich wollte ich darauf hinaus, daß zwischen gravitativer- und Coulombkraft der Faktor 10^39 liegt, erstere also keine Rolle spielt.

Nicht von Bedeutung
27.04.17, 13:41
...und ich wollte nur darauf hinaus, dass Gravitationsgesetz und das coulombsche Gesetz nach dem selben Muster
https://www.zahlen-kern.de/editor/equations/dalg.png
gestrikt sind, Kepler im Gravitationsgesetz auftaucht und es deswegen bei unterschiedlichen Ladungen durchaus zu Phänomenen kommen kann, die man auch bei Kepler II findet. Diese Vermutung erhebt keinerlei Anspruch, korrekt zu sein.

Herr Senf
27.04.17, 15:08
Im Elektromagnetismus haben wir ein retardiertes Potential, in der Elektrostatik
und der Gravitation nicht, sonst würde Kepler in die Sonne fallen.

Meint Dip

Timm
27.04.17, 16:03
Die als Bremsstrahlung vom Elektron abgestrahlte Energie muss ja irgendwo herkommen bzw. entnommen werden; das kann nur - wie Timm auch schon sagt - die Bewegungsenergie des Elektrons sein. Diese ist nach der Passage des Kerns also um die abgestrahlte Energie reduziert - es ist also langsamer als zuvor.


Der Netto Effekt ist eine Abnahme der kinetischen Energie des Elektrons. Was aber nicht ausschließt, daß es zu Beginn der Annäherung zunächst kinetische Energie gewonnen hat, falls richtig allerdings weniger als es danach verliert.
Wie siehst Du das?

schmiereck
27.04.17, 19:36
Der Netto Effekt ist eine Abnahme der kinetischen Energie des Elektrons. Was aber nicht ausschließt, daß es zu Beginn der Annäherung zunächst kinetische Energie gewonnen hat, falls richtig allerdings weniger als es danach verliert.
Wie siehst Du das?

Schon mal danke an alle für die (An-)teilnahme an meiner Frage!

In dem angegeben Wikipedia-Artikel und anderen zu dem Thema Bremsstrahlung lese ich das so, dass DURCH das abbremsen beim Vorbeiflug Bremsstrahlung aussendet.
Die Frage ist eben, WARUM wird ein Elektron beim Vorbeiflug an einem Atomkern abgebremst?

Es geht (mir) nicht um kreisförmige/ elliptische Bahnen eines Elektrons um einen Atomkern, sondern um ein Elektron das auf einer geradlinigen Bahn kommend den Atomkern passiert.

Grüße, Thomas

Struktron
27.04.17, 19:44
Hallo miteinander,
hier her passt doch auch das von "Nicht von Bedeutung"
verlinkte Video:
Kann man Photonen im Flug filmen? (https://www.youtube.com/watch?v=O-qQuuazrNA&feature=youtu.be)
MfG
Lothar W.

Ich
27.04.17, 20:06
In dem angegeben Wikipedia-Artikel und anderen zu dem Thema Bremsstrahlung lese ich das so, dass DURCH das abbremsen beim Vorbeiflug Bremsstrahlung aussendet.
Die Frage ist eben, WARUM wird ein Elektron beim Vorbeiflug an einem Atomkern abgebremst?
Beim Versuch, diese Frage zu beantworten, habe ich bei mir ein paar deutliche Wissenslücken entdeckt.
Es ist eigentlich so, dass die Bremsstrahlung erst mal nicht durch das Bremsen entsteht, sondern durch die Beschleunigung des Elektrons im elektromagnetischen Feld des Atomkerns. Wobei "Beschleunigung" im physikalischen Sinne gemeint ist, das kann also auch Abbremsung oder Ablenkung aus der Bahn bedeuten.
Nun führt das Aussenden von Bremsstrahlung aber auch zu einer Abbremsung des Elektrons (wie die Vorredner schon sagten, irgendwoher muss die Energie ja kommen). Und damit wieder zu weiterer Aussendung von Bremsstrahlung, weil das ja auch eine Art Beschleunigung ist.
Damit landen wir bei der "Abraham-Lorentz-Gleichung (https://de.wikipedia.org/wiki/Abraham-Lorentz-Gleichung)", einer Differentialgleichung und fundamentalen Problemen, die erst halbwegs durch die Quantenelektrodynamik gelöst werden. Dieses ganze Theme ist anscheinend komplett an mir vorübergegangen. Wäre schön, wenn jemand was dazu beitragen könnte.

schmiereck
27.04.17, 20:57
Es ist eigentlich so, dass die Bremsstrahlung erst mal nicht durch das Bremsen entsteht, sondern durch die Beschleunigung des Elektrons im elektromagnetischen Feld des Atomkerns. Wobei "Beschleunigung" im physikalischen Sinne gemeint ist, das kann also auch Abbremsung oder Ablenkung aus der Bahn bedeuten.

OK, DAS würde mir einleuchten. Eingangs im Artikel steht ja "Impuls", der auch die Bewegungsrichtung beinhaltet. Allerdings wird gleich im nächsten Satz ausdrücklich wieder "Geschwindigkeitsänderung" genannt, was mich von der Überlegung wieder abgebracht hat.
Hast Du vielleicht eine (verständliche) Quelle für diese Interpretation der Zusammenhänge?

Nun führt das Aussenden von Bremsstrahlung aber auch zu einer Abbremsung des Elektrons (wie die Vorredner schon sagten, irgendwoher muss die Energie ja kommen). Und damit wieder zu weiterer Aussendung von Bremsstrahlung, weil das ja auch eine Art Beschleunigung ist.

Klingt krass, aber logisch. Spannendes Thema.

Damit landen wir bei der "Abraham-Lorentz-Gleichung (https://de.wikipedia.org/wiki/Abraham-Lorentz-Gleichung)", einer Differentialgleichung und fundamentalen Problemen, die erst halbwegs durch die Quantenelektrodynamik gelöst werden. Dieses ganze Theme ist anscheinend komplett an mir vorübergegangen. Wäre schön, wenn jemand was dazu beitragen könnte.

Uih, dem schließe ich mich an :)

Grüße, Thomas

Nicht von Bedeutung
27.04.17, 21:40
Also wenn ich Videos zm Thema Bremsstrahlung posten wollte, dann sähen die etwa so aus:

https://www.youtube.com/watch?v=3fe6rHnhkuY

In diesem z.B. sieht man, dass das Elektron auf dem Hinweg schneller ist, als auf dem Rückweg. Wenn man sich nun überlegt, dass all dies gar nichts mit Anziehung geschweige denn Kepler zusammenhängt, dann kann es sich bei Bremsstrahlung nur um umgesetzte Bewegungsenergie handeln, die nur deswegen entsteht, gerade weil das Elektron langsamer wird. Es ist nicht die Frage, woher sie kommt, sondern eher die Frage, warum sich ein Elektron so verhält.
Evtl. ist dies ja auch so ein Phänomen, das gerade so interessant ist, dass man es nutzen kann und der Rest als "von Gott gegeben" angesehen wird - etwa wie bei einer MB-Verteilung*.

*nicht dass das hier wieder auseinander genommen wird: Mir ist klar, dass die MB-Verteilung hier übehaupt nicht ins Thema passt, aber ein besseres Beispiel für ein Naturphänomen fiel mir nicht ein.

Hawkwind
28.04.17, 09:03
Nun führt das Aussenden von Bremsstrahlung aber auch zu einer Abbremsung des Elektrons (wie die Vorredner schon sagten, irgendwoher muss die Energie ja kommen). Und damit wieder zu weiterer Aussendung von Bremsstrahlung, weil das ja auch eine Art Beschleunigung ist.
Damit landen wir bei der "Abraham-Lorentz-Gleichung (https://de.wikipedia.org/wiki/Abraham-Lorentz-Gleichung)", einer Differentialgleichung und fundamentalen Problemen, die erst halbwegs durch die Quantenelektrodynamik gelöst werden.



Bislang war unsere Betrachtung ja rein klassischer Natur: das einkommende Elektron würde bei Passage des Kerns bis zum Scheitel seiner Hyperbelbahn beschleunigt und danach wieder langsamer werden. Das ist die beschleunigte Bewegung einer Ladung, die nach den Maxwell-Gleichungen dann strahlen muss, was zu einem Energieverlust führt.

Auf Quantenebene kommt aber noch der statistische Charakter hinzu; die Erzeugung von Bremsstrahlung bei so einem Streuversuch ist ja unterdrückt gegenüber dem Prozess ohne Bremsstrahlung (zusätzlicher Vertex im Feynman-Diagramm). Die meisten Elektronen werden also elastisch streuen, d.h. ohne die Abgabe von Bremsstrahlung. Das wäre dann Rutherford-Streuung. In der QED lassen sich die entsprechenden Wahrscheinlichkeiten als Streuquerschnitte berechnen.

Ich
28.04.17, 14:02
Bremsstrahlung gibt es ja auch in der klassischen Physik. Ist es da so, dass die Verzögerung durch die Strahlung zu weiterer Strahlung führt? Wie lautet die Bewegungsgleichung, wie errechnet man das Spektrum? (Wobei das Spektrum vielleich eher nichtklassisch ist, keine Ahnung.)

nisus
18.05.17, 21:17
Als Vorschlag :

die Energiemenge eines Photons ist mit

E = h * f

beschrieben.

Weiter verursacht jede bewegte Ladung ein Magnetfeld.
Mit der relativ Bewegung zweier Objekte aneinander vorbei, wird in jedem Objekt ein Magnetfeld induziert, welches in seiner Wirkungsrichtung entgegengesetzt ist
Damit wird elektromagnetische Anziehung ausgelöst.

Es wird daher bei der Annäherung des Elektrons Energie in elektromagnetische Energie gewandelt, die Anziehungskräfte hervor ruft, deren Überwindung wiederum dem Elektron Energie entzieht, weil Arbeit verrichtet werden muss.

Das zusammenstürzende Magnetfeld nach der Wechselwirkung emitiert dann ein Photon.

nisus

nisus
18.05.17, 23:40
gerundete Werte von wiki :

Frequenz blaues Photon
f > 6 exp 14 Hz

Planck'sches Wirkungsquantum
h > 6,6261 exp -34 J * s

Ruhemasse Elektron
m > 9,1094 exp -31 kg

c > 3 exp 8 m/s

1 eV > 1,6022 exp -19 J
( > m > 1,7802 exp -36 kg)

damit besitzt ein einzelnes blaues Photon die Energie

E = h * f
E > 3,97566 exp -19 J
( > E > 2,481 eV)

Mit der Rechnung möchte ich nur zeigen, daß ein einzelnes Elektron mit der kinetischen Energie von 3 keV maximal ein einziges blaues Photon auslösen können wird und danach mit 0,519 eV Restenergie in Bewegung verbleibt.

Vielleicht hilft ja jemand, die Energie im Magnetfeld zu berechnen und integriert dann den Wirkungsquerschnitt über den Wechselwirkungszeitraum, um zu zeigen, daß die verzögerte Freigabe der Energie des induzierten Magnetfeldes die gesamte Energiedifferenz im elektromagnetischen Spektrum emitiert.

nisus

Ich
19.05.17, 08:35
Da hast du irgendwie einen Faktor 1000 falsch. Ich weiß außerdem nicht, ob die Aussendung hochenergetischer Photonen mit klassischer Physik beschreibbar ist.

nisus
19.05.17, 09:27
danke für den Hinweis.

Ich weiß auch nicht, ob sich das so einfach beschreiben ließe...
es ist nur ein Vorschlag, weshalb dem Elektron Energie entzogen wird und diese dann als Photon ausgesendet wird.
Aber das ein Magnetfeld durch das bewegte Elektron besteht, ist doch so?