Warum Funk-,aber nicht Lichtwellen druch Wände

Wissenschaft Physik
#1

Hallo,
warum gehen denn Funkwellen durch Hauswände durch, aber Lichtwellen nicht?
Ich meine die Löcher zwischen dem Zement sind ja viel kleiner als die Wellenlänge der Mikrowellen. Deshalb müssten die doch eigentlich mehr Mikrowellen reflektiert werden als Licht.
Wenn ein Lichtquant oder sagen wir besser ein Photon nicht von einem Material absorbiert werden kann, kann es reflektiert werden und wenn es Löcher im Material gibt, die groß genug sind, dann kann doch auch eine gewisse Menge der Photonen durch das Material gehen.

Aber es ist schon komisch, nämlich dann müssten doch mehr Licht durch eine Hauswand gehen als Mikrowellen. Oder ist es so, dass das Material, aus dem Hauswände bestehen, wenn Licht durch die Hauswand gehen würde trotzdem gleich absorbiert werden würde, aber Funkwellen nicht. Trotzdem die Wellenlänge einer Funkwelle ist zum Beispiel 2cm. Solche Löcher gibt es doch in keiner Hauswand. Oder heißt das, dass fast 100% der Funkwellen an der Hauswand reflektiert werden und sehr stark gebeugt werden würden.

Schreib mal, was jetzt richtig ist
Danke dafür
Tim

#2

Hallo,

warum gehen denn Funkwellen durch Hauswände durch, aber
Lichtwellen nicht?

In Materialien können Elektronen in bestimmten Energieniveaus hocken, zum Teil sind die diskret, zum Teil nicht. Wenn ein Photon absorbiert wird, muss ein Elektron diese Energie aufnehmen. Nur wenn die bisherige Energie + die Energie des Photons zu einer Energie führt, in der das Elektron hocken darf, kann die Absorption stattfinden.

D.h. für die Absorption ist die innere Energiestruktur eines Materials wichtig. Für Wände wählt man üblicherweise Materialien, die für sichtbares Licht undurchsichtig sind.

Ich meine die Löcher zwischen dem Zement sind ja viel kleiner
als die Wellenlänge der Mikrowellen. Deshalb müssten die doch
eigentlich mehr Mikrowellen reflektiert werden als Licht.

Ich glaube nicht, dass die Löcher im Zement damit was zu tun haben :wink:

Wenn ein Lichtquant oder sagen wir besser ein Photon nicht von
einem Material absorbiert werden kann, kann es reflektiert
werden und wenn es Löcher im Material gibt, die groß genug
sind, dann kann doch auch eine gewisse Menge der Photonen
durch das Material gehen.

Und weil kein sichtbares Licht durchgeht, das ja eine viel kleinere Wellenlänge hat, weißt du, dass die Löcher nicht dafür verantwortlich sind.

Aber es ist schon komisch, nämlich dann müssten doch mehr
Licht durch eine Hauswand gehen als Mikrowellen.

Right

Bei den Mikrowellen muss man sich den Absorptionsprozess genauer anschauen: damit ein Feld in einem Objekt induziert werden kann, muss es mindestens die Größe der halben Wellenlänge haben. Und es muss (zumindest ein bisschen) leiten. Wenn in der Hauswand keine Metallkugeln mit mindestens 1cm Durchmesser sind, werden die Mikrowellen kaum absorbiert.

Grüße,
Moritz

#3

Ok, das war ja schon recht ausführlich.
Also wenn die Energiestruktur nicht passt, kann es nicht absorbiert werden.
Aber welche Eigenschaft eines Materials bestimmt, wieviel Prozent dann transmittiert und wieviel Prozent der Welle reflektiert wird, wenn es nicht absorbiert wird?
Ich denke es ist der Reflektionsgrad, der das bestimmt. Das ist doch das Verhältnis der Brechzahlen der aneinader grenzenden Medien. Ist es vielleicht, wie dicht ein Material ist? Also dass dichteres Glas eine höhere Brechzahl hat gegenüber Glas das weniger dicht ist.

Also Beton ist ja grau also reflektiert es noch Licht, dessen Frequenz nicht zur Energiestruktur passt, aber sollte trotzdem noch ein Teil dieses sichtbaren Lichtes durch den Beton transmittiert werden, wird es im Laufe des Durchgangs trotzdem absorbiert. Deshalb könnte man ja durch Beton durchschauen, wenn er nur dünn genug ist oder Papier wird mit zunehmeder dicke immer lichtundurchlässiger, weil es, obwohl es weiß ist, also eigentlich kein sichtbares Licht an der Grenzfläche abosorbiert, immer lichtundurchlässiger wird. Das kann ich mir nur so erklären, dass da das Licht, das nicht reflektiert wird, sondern transmittiert, beim Durchgang trotzdem im geringen Maße absorbiert wird.

Wenn also die Funkwellen durch den Beton gehen, dann werden sie nicht so stark absorbiert, wie Licht, trotzdem sinkt der Handy-Empfang, wenn die Betonwände immer dicker werden. Also müssen doch auch im normalen Beton, nicht Stahlbeton, Mikrowellen absorbiert werden.
Gibt es auch Materialien, die Lichtwellen gut durchlassen, aber Mikrowellen gut absorbieren?

Nebenbei: Der Beton müsste doch auch eine hohe Brechzahl haben, sodass elektromagnetische Wellen schnell total reflektiert werden, oder?

#4

Hallo,

Ok, das war ja schon recht ausführlich.
Also wenn die Energiestruktur nicht passt, kann es nicht
absorbiert werden.

Richtig.

Aber welche Eigenschaft eines Materials bestimmt, wieviel
Prozent dann transmittiert und wieviel Prozent der Welle
reflektiert wird, wenn es nicht absorbiert wird?
Ich denke es ist der Reflektionsgrad, der das bestimmt.

Nein. Ein Material transmittiert, absorbiert und reflektiert. Die Summe der drei Koeffizienten ist 1.
Die Reflexion wird (fast) nur von der Oberfläche bestimmt.

Das
ist doch das Verhältnis der Brechzahlen der aneinader
grenzenden Medien.

Davon hängt die Reflexion auch ab, ja :wink:

Ist es vielleicht, wie dicht ein Material
ist?

Davon hängt vor allem die Absorption und damit die auch die Transmission ab. Wobei nicht die Massendichte, sondern eher der Volumenfüllfaktor des Kristallgitters ausschlaggebend ist (wenn ich mich richtig erinnere).

Also dass dichteres Glas eine höhere Brechzahl hat
gegenüber Glas das weniger dicht ist.

Für die Brechzahlen hängen auch von der Energiestruktur („Bandstruktur“) ab. Die hängt indirekt auch von der molaren Dichte ab, aber diese Abhängigkeit ist nicht so groß. In verschiedenen Glassorten wird die vor allem durch Fremdatome beeinflusst.

Also Beton ist ja grau also reflektiert es noch Licht, dessen
Frequenz nicht zur Energiestruktur passt, aber sollte trotzdem
noch ein Teil dieses sichtbaren Lichtes durch den Beton
transmittiert werden, wird es im Laufe des Durchgangs trotzdem
absorbiert. Deshalb könnte man ja durch Beton durchschauen,
wenn er nur dünn genug ist oder Papier wird mit zunehmeder
dicke immer lichtundurchlässiger, weil es, obwohl es weiß ist,
also eigentlich kein sichtbares Licht an der Grenzfläche
abosorbiert, immer lichtundurchlässiger wird. Das kann ich mir
nur so erklären, dass da das Licht, das nicht reflektiert
wird, sondern transmittiert, beim Durchgang trotzdem im
geringen Maße absorbiert wird.

Also jedes Material hat eine bestimmte Absorptionskonstante (die von der Wellenlänge abhängt), und die tatsächlich beobachtete Transmission nimmt exponentiell mit der Dicke und der Absorptionskonstate ab.

Wenn also die Funkwellen durch den Beton gehen, dann werden
sie nicht so stark absorbiert, wie Licht, trotzdem sinkt der
Handy-Empfang, wenn die Betonwände immer dicker werden.

Richtig.

Also
müssen doch auch im normalen Beton, nicht Stahlbeton,
Mikrowellen absorbiert werden.

Ja.

Gibt es auch Materialien, die Lichtwellen gut durchlassen,
aber Mikrowellen gut absorbieren?

Ja. Zum Beispiel ein Drahtgitter, dessen Maschen etwas kleiner sind als die Wellenlänge der Mikrowellen.

Nebenbei: Der Beton müsste doch auch eine hohe Brechzahl
haben, sodass elektromagnetische Wellen schnell total
reflektiert werden, oder?

Ich weiß die Brechzahl von Beton jetzt nicht, aber zu diesem Schluss kommst du jetzt nur, weil du nicht genau genug zwischen Transmission, Reflexion und Absorption unterschieden hast. Glaube ich zumindest.

So, jetzt bin ich auch halbwegs verwirrt.

Grüße,
Moritz

#5

Hallo Moritz,

So, jetzt bin ich auch halbwegs verwirrt.

Wir könnten jetzt noch etwas Röntgenstrahlung dazu mischen, ist ja genau so eine elektromagnetische Strahlung wie Funk und Licht :wink:

MfG Peter(TOO)

#6

Hallo,

So, jetzt bin ich auch halbwegs verwirrt.

Wir könnten jetzt noch etwas Röntgenstrahlung dazu mischen,
ist ja genau so eine elektromagnetische Strahlung wie Funk und
Licht :wink:

Damit ist es aber wieder leichter… die wird vor allem von den Kernen gestreut, weshalb hohe Kernladungszahlen und Dichten (wie im Blei) recht praktisch zum abschirmen sind.

Grüße,
Moritz