Abstrahlung von elektromagnetischen Wellen

Zusammenfassung

Eine wichtige Anwendung der Elektrodynamik ist die Berechnung, wie (zeitlich veränderliche, endliche) Ladungs- und Stromverteilungen elektromagnetische Wellen abgeben. Dies wird letztlich durch den Poynting-Vektor bzw. sein räumliches Integral über eine Kugelschale beschrieben: Verschwindet letzteres auch für große Abstände nicht, so gibt die Ladungs- und Stromverteilung Energie „ins Unendliche“ ab, sprich: strahlt elektromagnetische Wellen ab. Nicht jede zeitlich veränderliche Ladungs- und Stromverteilung führt aber zur Abstrahlung von Wellen – Gegenbeispiele dazu haben wir schon im vorhergehenden Kap. 4 gesehen (Beispiel 4.3 und Aufgabe 4.4).

In diesem Kapitel werden wir uns nun Standardbeispiele und -methoden für Ladungs- und Stromverteilungen, die Strahlung abgeben, anschauen. Die ersten beiden Abschnitte beschäftigen sich dabei, aufbauend auf den Liénard-Wiechert-Potenzialen (4.25) und (4.26), mit bewegten Punktladungen: In Abschn. 5.1 diskutieren wir den in realistischen Situationen oft wichtigen Spezialfall einer langsam bewegten Punktladung und leiten daraus auch wichtige Ergebnisse wie die Larmor-Formel, die Strahlungsdämpfungskraft und den Streuquerschnitt für elektromagnetische Wellen her. Abschn. 5.2 beschäftigt sich dann mit dem allgemeineren Fall – der beispielsweise für Teilchenbeschleuniger sehr wichtig ist –, dass die Punktladung eine beliebige Geschwindigkeit (kleiner c) hat.