Wikipedia:Redaktion Physik/Qualitätssicherung/Unerledigt/2023

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Exotische Materie

Im Artikel Exotische Materie geht es um hypothetischen Materie mit negativer Massendichte, die auch exotische hypothetische Anwendungen hat. Ein kürzlicher Edit stellt einen Zusammenhang her zur reduzierten Energiedichte das Vakuums beim Casimir-Effekt. Ich bezweifle, dass die beiden Sachen miteinander zu tun haben, kenne mich damit aber nicht aus. Vielleicht gibt es hier Experten? --Qcomp (Diskussion) 17:36, 16. Jan. 2023 (CET)

Die exotische Materie ist nicht mehr im Artikel enthalten -- war ein Laienmissverständnis.

Dafür steht auf Anregung von mir im Raum, dass der Artikel in eine Begriffsklärung umgewandelt werden sollte. Denn mit dieser Bezeichnung können physikalisch sehr unterschiedeliche Dinge gemeint sein. ---<)kmk(>- (Diskussion) 02:27, 15. Mär. 2023 (CET)

Operatorproduktentwicklung

[1] wurde laut QCD-Beispiel geändert. Aber ob diese Aussage generell gilt, etwa bei QED mit UV-Divergenz statt Asymptotische Freiheit, habe ich Zweifel.--Masegand (Diskussion) 19:26, 17. Mär. 2023 (CET)

Meine Baustelle, aber das Thema habe ich seit bestimmt 5 Jahren nicht mehr angefasst. Ich muss mich erst wieder einlesen. --Blaues-Monsterle (Diskussion) 16:40, 10. Apr. 2023 (CEST)

Owen Chamberlain

Wenn man die Seite liest, gewinnt man den Eindruck, es handle sich um einen drittklassigen Phsysiker - wäre da nicht der Nobellpreis. Kritikunkte:

• Das nicht verlinkte Darmouth College ist eine höchst renomierte Institution. Lt. en hat er dort ebenfalls Physik studiert. Bachelor? Master?
• Laut en hat er in Berkeley studiert, das ist die Spitze der Univ. of. Calif.!
• Er "musste" in den Krieg? Und kam dann 1942 zum Manhatten-Projekt? Ich denke, es war anders herum: U:S. beteiligten sich erst nach Pearl Harbour Ende 1941 am Krieg. Für den jungen Physiker dürfte die Mitarbeit am Manhatten-Projekt eine Karriere -Chance gewesen sein. "Musste" er wirklich?

--89.246.5.62 16:24, 15. Apr. 2023 (CEST)

Rotverschiebung

Bei der Rotverschiebung ist die Lage ähnlich wie beim Dopplereffekt. Hier sind es der akustische und der relativistische Dopplereffekt, die gravitative Rotverschiebung und die kosmologische Rotverschiebung, die unter einem Artikeldach dargestellt sind. In diesem Fall schlage ich eine Umwandlung von Rotverschiebung in eine Begriffsklärung vor. Zur gravitativen Rotverschiebung und zur kosmologischen Rotverschiebung sollte es jeweils einen eigenen Artikel geben. -<)kmk(>- (Diskussion) 20:14, 23. Apr. 2023 (CEST)

Wir sollten hier eine klare Artikelstruktur herstellen und Artikel ggf. zusammenführen. Vorschlag für die Seitenstruktur:

1. (BKS) Rotverschiebung
2. Doppler-Effekt (klassisch) als WL-Ziel, die anderen Aspekte bereinigt in die jeweiligen Artikel ausgelagert. Apropos: was macht eigentlich der Bilogie Abschnitt da drin?

Rotverschiebung aufteilen (Doppler Effekt nach Doppler-Effekt auslagern)

1. Rotverschiebung (Spezielle Relativitätstheorie)
2. Rotverschiebung (Allgemeine Relativitätstheorie)
3. Rotverschiebung (Kosmologie)

Und: spricht man bei der Stokes-Shift eigentlich wirklich von "Rotverschiebung" oder ist das nur Slang für "Verschiebung der Spektrallinie zum Roten"? --Alturand…D 20:52, 24. Apr. 2023 (CEST)

Ich finde auch, dass der Artikel Rotverschiebung Dinge vermischt, die nicht unbedingt zusammengehören. Allerdings weiß ich nicht so recht, was Du mit "Rotverschiebung (SRT" meinst. Ist das nicht einfach der relativistische Dopplereffekt? Und für "Rotverschiebung (ART)" ist "gravitative Rotverschiebung" das bessere Lemma, finde ich. --Pyrrhocorax (Diskussion) 23:16, 29. Apr. 2023 (CEST)

Kosmologische Rotverschiebung und gravitative R. sind auch das gleiche, naemlich ART-Effekte in der Raumzeit-Metrik; nur die Metriken sind unterschiedlich. --Blaues-Monsterle (Diskussion) 10:34, 30. Apr. 2023 (CEST)

Naja, dann könnte man auch sagen "...nämlich Rotverschiebungen im Weltraum." Ich halte die schon für unterschiedlich, und die Größe der ART besteht darin, diese sehr unterschiedlichen Phänomene gleichermaßen beschreiben zu können.

• die kosmo. RV kommt daher, dass "der Raum sich gedehnt hat, seit (Zeitliche Ursache) das Licht ausgesendet wurde".
• die grav. RV kommt daher, dass der Raum dort, wo das Licht herkommt (Örtliche Ursache), dichter ist als wo es empfangen wurde."

Auch die RT kennt rein "zeitartige" und "raumartige" Zusammenhänge. Raum ist nicht immer Zeit und umgekehrt. --Alturand…D 16:12, 12. Jun. 2023 (CEST)

Energiedichte

Laut dem ersten Satz der Einleitung des Artikels ist Energiedichte eine "Verteilung von Energie $E$ auf eine bestimmte Größe $X$". Sie habe "folglich immer die Gestalt $w={\frac {\mathrm {d} E}{\mathrm {d} X}}.$"
Ich habe damit mehrere Probleme:

1. Eine Dichte ist keine Verteilung.
2. Ohne mathematische Vorbildung ist der Quotient aus Infinitisimalen völlig unverständlich.
3. Mit mathematischer Halbbildung sieht man an der Stelle eine Ableitung und fragt sich, wie man eine Energie nach dem Volumen ableitet.
4. Es mag sein, dass man formal für ${\displaystyle }$ auch andere Größen als Volumen oder Masse einsetzen kann - etwa elektrischer Strom oder eine Fläche. Ich bezweifle allerdings, das in nennenswertem Umfang passiert und dass es notwendigerweise als "Energiedichte" angesehen wird.

Die obige Formulierung geht zurück auf diesen Edit von 2007, ist also fast schon Wikipedia-Urgestein. Ich interpretiere es als Versuch, einer allgemeingültigen Formulierung. Ich denke, das geht besser. Dafür muss nicht vollständig auf Formeln verzichtet werden. Eine deutlich besser allgemeinverständliche Formulierung findet sich im inhaltlich verwandten Artikel Dichte. -<)kmk(>- (Diskussion) 00:30, 24. Apr. 2023 (CEST)

Und dazu stellt sich die Frage, ob die im Artikel beschriebene Energiedichte nicht eher ein "spezifischer Energieinhalt" ist, während die differentiell beschriebene -dichte ja irgendwie eine spektrale Größe ist. --Alturand…D 21:05, 24. Apr. 2023 (CEST)

Bei Größe $X$ sollte mindestens ergänzt werde: „kontinuierlich“. Aber „spektral“ wäre hier fehl am Platz, ist zu eng assoziiert mit Frequenz o. Wellenlänge. --Bleckneuhaus (Diskussion) 21:41, 24. Apr. 2023 (CEST)

Diese Einleitung ist für omA völlig unverständlich. Vielleicht denkt der eine oder andere nun, dass sich omA ohnehin nicht zu diesem Artikel verirrt. Das ist aber falsch. In der Tagespresse kann man durchaus einen Satz finden wie "Wasserstoff ist aufgrund seiner geringen Energiedichte weniger geeignet ...". Da stutzt der Leser dann und sagt sich, dass Wasserstoff doch sehr energiereich sei, landet bei Wikipedia und findet am Anfang des Artikels ein "Intervall", eine abstrakte Größe "$X$" und einen Grenzübergang, wo zuvor noch eine Ableitung stand. Beides ist wenig hilfreich. Warum hat es sich bei Wikipedia eigentlich eingebürgert, dass man gleich mit dem ersten Satz einen Begriff in seiner allerallgemeinsten und abstraktesten Form erklären will? Warum kann man nicht von einem einfachen Spezialfall ausgehen und dann später für die Fachleute verallgemeinern? Ins Unreine hinein formuliert: Die Energiedichte ist eine physikalische Größe, die im einfachsten Fall den Energieinhalt eines Energieträgers bezogen auf dessen Masse oder dessen Volumen angibt: $w={\frac {E}{m}}$ beziehungsweise $w={\frac {E}{V}}$. Im weiteren Sinne können auch andere Größen als Bezugsgröße verwendet werden ... Bei inhomogenen Verteilungen der Energie verwendet man die differenzielle Darstellung ..., um die lokale Energiedichte am Ort ${\vec {x}}$ azugeben. ... --Pyrrhocorax (Diskussion) 09:00, 25. Apr. 2023 (CEST)

Dieser Versuch, eine Brücke für den Laien gleich zu Beginn der Einleitung zu schlagen, gefällt mir sehr gut. Das kann holprig bis falsch sein, hier aber sehe ich das als sehr gelungenen Ansatz an. Kein Einstein (Diskussion) 09:34, 25. Apr. 2023 (CEST)

Hinweis auf andere Nachschlagewerke, siehe Energiedichte beim DWDS und beim Lexikon der Physik Energiedichte

Siehe auch beim Lexikon der Physik unter Dichte. Hier gibt es zwei Varianten “1) im weiteren Sinne der Quotient aus einer physikalischen Größe und einer Längeneinheit“ und ”2) im engeren (ursprünglichen) Sinne die Raumdichte der Masse“. Im DWDS finde wir für Dichte. Im Bereich der Mathematik findet sich der Begriff Dichte bzw. eher Dichtefunktion im Zusammenhang mit Zufallsfunktionen.

Auch ein Blick auf Spezifische_Größe#Genormte_Größenbenennungen ist hier vielleicht angebracht. --ArchibaldWagner (Diskussion) 11:42, 25. Apr. 2023 (CEST)

Ich finde, dass DWDS wenig Erhellendes zu dem Begriff beiträgt. Bei dem Eintrag in dem Physik-Lexikon fällt mir auf, dass hier von prinzipiell zwei unterschiedlichen Begriffen gesprochen wird:

• In der Physik ist die Energiedichte ein Feld. Es ordnet jedem Punkt des Raumes einen Wert von ${\frac {\mathrm {d} E}{\mathrm {d} V}}$ zu, ein Beispiel ist das elektromagnetische Feld.
• In der Technik ist die Energiedichte ein Maß dafür, wieviel Energie in einer definierten Menge (Volumen, Masse) eines Energieträgers steckt. Bei Brennstoffen ist die Energiedichte somit eine Stoffeigenschaft und eng verwandt mit dem Heizwert.

Ich hatte mich in meinem Formulierungsvorschlag zu sehr auf die zweite Bedeutung konzentriert. Die Formulierung im Physik-Lexikon gefällt mir aber auch nicht so ganz. Sie legt den Schwerpunkt zu sehr auf die erste Bedeutung und ist relativ laienuntauglich. Zum Vergleich:

Physik-Lexikon: Energiedichte, Verhältnis von Energie zu Volumen im Grenzfall eines sehr kleinen Volumenelements, dient hauptsächlich zur quantitativen Fassung der für Feldtheorien typischen Vorstellung einer bestimmten räumlichen Energieverteilung.

Rhetos Lernlexikon Mathematik-Physik-Chemie : die Energiedichte gibt an, wie viel nutzbare Energie man aus einer gegebenen Masse (gravimetrisch) oder einem bestimmten Volumen (volumetrisch) gewinnen kann.--Pyrrhocorax (Diskussion) 22:05, 29. Apr. 2023 (CEST)

Ein Artikel, zwei Begriffe, das schreit nach einer BKS zu Energiedichte (Physik), Energiedichte (Technik). --Alturand…D 10:40, 6. Mai 2023 (CEST)

Wie wäre es mit einer Lösung wie in der engl. Wikipedia; en:Energy density und en:Specific energy sind dort zwei verschiedene Lemmata. Im Moment führt hier im Wiki Spezifische_Energie auf einen Unterabschnitt von Energie.

Ich fände besser hier bei Energiedichte nur zu erwähnen, dass gravimetrische Energiedichte gelegentlich synonym für spezifische Energie gebraucht wird und die spezifische Energie in einem eigenen Lemma abzuhandeln. (Der Begriff gravimetrische Energiedichte wird wohl häufiger im Bereich der Lebensmittelkunde verwendet, wofür es aber auch den Begriff Physiologischer Brennwert gibt). . Das Auslagern der Bedeutung spezifsche Energie, hätte auch den Vorteil, dass es sich dann hier praktisch immer um eine Volumen bezogene Größe handelt und die jetzige Definition mit einer allgemeinen Variable X hinfällig werden würde.

Zu einem Begriff Energiedichte(Physik) reicht vielleicht ein Verweis auf Energie-Impuls-Tensor --ArchibaldWagner (Diskussion) 12:48, 6. Mai 2023 (CEST)

Siehe auch Anzahl von Fundstellen für Energiediche bei scholar.google

Energiedichte	volumetrische	gravimetrische	spezifische Energie	spezifische Energiedichte
22300	565	353	2650	253

ArchibaldWagner (Diskussion) 12:49, 6. Mai 2023 (CEST)

So wie ich das verstanden habe, gibt es noch die DIN, die sagt: "spezifische Energie" sollte auf das Gewicht bezogen sein, und bei einem Volumenbezug handelt es sich um Energiedichte, so wie Massendichte, Teilchendichte usw usf.

Streng genommen ist die volumenbezogene Energiedichte ja sogar identisch mit dem Verständnis der Physik - nur dass man eben statt der inneren Energie in der Technik eine technisch nutzbare Energieform (Heizenergie,...), die im Volumen eines Stoffs angenommenerweise konstant verteilt ist, als "(Heiz-)Energiedichte des Stoffs" statt als "Energiedichte an einem Raumpunkt im Stoff" betrachtet... --Alturand…D 20:59, 7. Mai 2023 (CEST)

btw - ich schlage das morgen mal in der DIN nach...irgendwo sollten wir noch eine im Büro liegen haben... --Alturand…D 21:00, 7. Mai 2023 (CEST)

Siehe dazu auch Diskussion:Energie#Energiedichte. -- Juergen 134.255.192.22 16:41, 5. Nov. 2023 (CET)

Hallo -<)kmk(>-, mir waren die Probleme in dem Artikel schon vor einer Weile aufgefallen. Das grundlegende Problem ist, dass der Artikel von unterschiedlichen Begriffen spricht ohne sich dessen bewusst zu sein. Alturand hat da meiner Meinung nach die richtige Idee den Artikel aufzuspalten. Die unterschiedlichen Begriffe kommen daher, dass es unterschiedliche Bedeutungen von Energie gibt. Einmal die in der Physik und dann die in der Energiewirtschaft. In der Technik werden durchaus beide Bedeutungen benutzt (manchmal sind sie ja ohnehin gleich). Wie dem auch sei, ich habe mal versucht die beiden Artikel auseinanderzudröseln: Energiedichte und Energiedichte von Energiespeichern. Wie unschwer zu erkennen ist, handelt es sich um Entwürfe. Der erste, der aus der Physik kommt, ist konzeptionell ok imho. Doch sollten in der Einleitung die unterschiedlichen Bereiche als Fließtext erwähnt werden. Der andere bzgl. Energiespeichern ist problematischer. Die Tabelle(n) sind ein großes Problem, da dort viel zu sehr Äpfel mit Birnen verglichen werden. Auch kommt es stark zu Überschneidungen mit Tabellen auf anderen Seiten, siehe z. B. Energiespeicher#Speichern_elektrischer_Energie oder Akkumulator#Energiedichte_und_Wirkungsgrad. Dennoch fühle ich mich unwohl die Tabelle einfach zu löschen. Am besten wäre es vermutlich eigenständige Seiten dafür zu schaffen und dann zu denen zu verlinken. Sonst müssen Tabellen auf verschiedenen Seiten gepflegt werden. Weiterhin sollte der Artikel im Grunde an das Portal:Energie weitergegeben werden. Zum Schluss möchte ich noch sagen, dass es auch noch eine dritte Bedeutung gibt, die im Moment im Artikel steht: spektrale Energiedichte. Dies ist wieder etwas anderes und bezeichnet die spektrale Dichte eines Energieoperators, vgl. Spektraltheorie. Eine Begriffserklärungsseite böte sich an. --Mein Name ist Niemand. (Diskussion) 16:33, 16. Mai 2023 (CEST)

Ich habe, wie oben beschrieben, Energiedichte von Energiespeichern von der ursprünglichen Seite Energiedichte abgespalten und zusätzlich Energiedichte (Begriffsklärung) erstellt. Es wäre gut, wenn jemand alle drei Seiten Korrekturlesen könnte. Ansonsten kann meiner Meinung nach die Qualitätssicherung hier geschlossen werden. Eine neue für die Seite Energiedichte von Energiespeichern wäre überlegenswert. Doch wäre dies Teil von Portal:Energie/Qualitätssicherung. --Mein Name ist Niemand. (Diskussion) 13:05, 21. Mai 2023 (CEST)

Meiner Meinung nach wäre es möglich einfach die Definition nach DIN 5485 zu verwenden kopieren. Besser kann es nicht erklärt werden.

https://de.m.luquay.com/wiki/Spezifische_Gr%C3%B6%C3%9Fe#Genormte_Gr%C3%B6%C3%9Fenbenennungen --Erol2k (Diskussion) 21:55, 14. Jun. 2023 (CEST)

Energiedichte (Begriffsklärung) wurde am 9.8.23 von Benutzer:Zollernalb wieder geloescht, leider ohne Begruendung im Logbuch und auch ohne dort verlinkte Loeschdiskussion. -- Juergen 134.255.192.22 16:48, 5. Nov. 2023 (CET)

auf die BKL war von Benutzer:WinfriedSchneider ein SLA gestellt worden mit der Begründung:

"{{Löschen|1=BKL unnötig: beide Artikel, der [https://de.luquay.com/w/index.php?title=Energiedichte&diff=236265201&oldid=235265302 ursprüngliche] wie der aus ihm [https://de.luquay.com/w/index.php?title=Energiedichte_von_Energiespeichern&diff=236265135&oldid=234840868 abgeleitete] verweisen nun direkt und ohne BKL-Umweg aufeinander; weitere Verlinkungen im ANR gibt es nicht: [[Spezial:Linkliste/Energiedichte (Begriffsklärung)]].}}"

darum war die BKL zu löschen. Sorry für das Nicht-Begründen, normalerweise übernimmt bei mir ein Script den SLA als Begründung, hat hier offensichtlich nicht funktioniert. --Zollernalb (Diskussion) 17:07, 5. Nov. 2023 (CET)

Alles klar. Danke, -- Juergen 134.255.192.44 22:16, 7. Nov. 2023 (CET)

PIXE und PIGE

Sind diese Abkürzungs-Lemmata sinnvoll? Oder liegt es daran, dass es keine etablierten deutschsprachigen Bezeichnungen für diese Analysemethoden gibt? --Leyo 11:40, 22. Mai 2023 (CEST)

Wenn die Abkürzungen mehr benutzt werden, dann sind Abkürzungslemmata durchaus sinnvoll, siehe zum Beispiel Laser. Ob das hier der Fall ist, weiß ich nicht, weil ich mit dem Thema nicht vertraut bin. Zumindest ihre englischen Gegenparts haben nicht die Abkürzung als Lemma, aber das würde ich nicht überbewerten.

Abgesehen von der Wahl des Lemma: Beide befassen sich ja mit Ionenstrahlanalytik, wofür es keinen Eintrag gibt. en:Ion beam analysis existiert und könnte als Vorlage eines deutschen Eintrags dienen. --Mein Name ist Niemand. (Diskussion) 13:52, 22. Mai 2023 (CEST)

Theoretisch könnte man auch die engl. Namen als Lemmata nehmen. Der in doi:10.1007/BF00476658 verwendete Name „protoneninduzierte Röntgenemissions-Spektrometrie“ ergibt keine weiteren Google-Treffer, in der Schreibweise „protoneninduzierte Röntgenemissionsspektrometrie“ auch nur sehr wenige. --Leyo 10:22, 24. Mai 2023 (CEST)

Geometrogenese

Der Artikel macht leider nicht klar, wie das Modell "erklärt, dass der Raum zusammen mit dem Universum geschaffen wurde". Das kann zwischen einem leicht suboptimalen Artikelversuch und einer nicht rezipierten Theorie alles sein... @Wrongfilter: Kannst du dazu etwas Erhellendes sagen? Kein Einstein (Diskussion) 10:53, 31. Mai 2023 (CEST)

Schönes Wort jedenfalls... Nach kurzem Blick in die ersten beiden Literaturhinweisen meine ich, dass damit einfach der Prozess der Entstehung von Raum und Zeit gemeint ist. Keinesfalls verbirgt sich dahinter eine konkrete Theorie (vielmehr dürfte es viele Modelle geben, die den Prozess zu erklären versuchen). Die erste Referenz beschreibt ein konkretes Modell, das aber nicht enzyklopädiewürdig aussieht. Die zweite Referenz (die es nur auf arXiv gibt) scheint mehr metaphysisch als physikalisch zu sein, aber mehr als das schöne Wort scheint daraus auch nicht rauszukommen. In der derzeitigen Form ist der Artikel für mich ein Löschkandidat, und ich habe nicht den Eindruck, dass der Artikelersteller wirklich etwas verstanden hat. Keine Ahnung, ob sich überhaupt ein sinnvoller Artikel zu dem Begriff schreiben lässt, ich bin aber auch kein Experte für Pränatales... --Wrongfilter ... 12:07, 31. Mai 2023 (CEST)

Ich werde noch an der Plausibilität arbeiten. Derzeit gibt es kein anderes Modell in der Astrophysik, um zu beschreiben, wie aus dem Nichts die Geometrie des Raumes entstehet. --Timilano23 (Diskussion) 16:59, 31. Mai 2023 (CEST)

Dopplereffekt

Unser Artikel Dopplereffekt stellt erst den "Akustischen Dopplereffekt", dann den "Dopplereffekt ohne Medium" und in einem Unterabschnitt dazu die "Kosmologische Rotverschiebung" dar. Das sind drei grundsätzlich unterschiedliche physikalische Phänomene. Eine gemeinsame Darstellung in einem Artikel erzeugt Ohne die Mindeste Ahnung leicht den Eindruck, es handele sich um ein und dasselbe physikalische Phänomen, nur unter unterschiedlichem Umständen. Ich schlage daher vor, dass wir uns dem Trend dieser 15 Wikipedien anschließen und den relativistischen Dopplereffekt im einem eigenen Artikel darstellen. (Für die kosmologische Rotverschiebung haben wir schon den Artikel Rotverschiebung)
Haltet ihr so eine Aufspaltung für eine gute Idee? ---<)kmk(>- (Diskussion) 19:35, 23. Apr. 2023 (CEST)

Was hat ein Medium mit dem Dopplereffekt zu tun? In meinem Verständnis ist der Dopplereffekt nur eine Folge einer konstanten Ausbreitungsgeschwindigkeit, die sich mit einem durch Bewegungen verursachten veränderlichen Abstand von Quelle und Senke überlagert. Wozu braucht's da ein Medium? Wenn es nur die Grundlage für eine konstante Ausbreitungsgeschwindigkeit ist, dann gibt es diese mit $c_{0}$ auch ohne Medium: es reicht, wenn Raum existiert und sich nicht mit größerer Geschwindigkeit ausbreitet als $c_{0}$.

Ich habe aber auch ein Problem damit, dass beim Dopplereffekt unterschieden wird, ob Quelle bewegt oder Senke bewegt sei. Das ist doch das völlig Gleiche und nur abhängig davon, ob ein passiver Beobachter neben der Quelle oder der Senke steht. Viel wichtiger wäre für mich, den Dopplereffekt zu betrachten, wenn er zwei Mal auftritt: wenn also die Schwingung an einem bewegten Objekt reflektiert wird und der Rückweg mit einer bereits Dopplerfrequenz-behafteten Trägerfrequenz erfolgt und vielleicht sogar durch einen mit einer anderen Relativgeschwindigkeit behafteten Empfänger registriert wird. (Beispiel: eine Sendung zu einem sehr weit entfernten Satelliten von einer Position links von der Sonne und empfangen würde das Echo oder die aktive Antwort auf der gegenüberliegenden Seite der Erdumlaufbahn. (jetzt zwar sehr theo rettisch, weil eine Laufzeit von 180 Tagen noch weit in der Zukunft läge, aber im Prinzip wäre das mathematisch möglich). --≡c.w. @… 22:19, 29. Apr. 2023 (CEST)

Ich nehme an, dass Du mit "Quelle" den Sender und mit "Senke" den Empfänger meinst. Der Unterschied zwischen den beiden Fällen besteht unter anderem darin: Wenn der Empfänger im Medium ruht und sich mit Schallgeschwindigkeit entfernt, so kommt trotzdem ein Signal beim Empfänger an. Wenn aber der Sender im Medium ruht, aber sich der Empfänger mit Schallgeschwindigkeit entfernt, erreicht ihn der Schall nie, weil er immer einen Vorsprung hat. Wenn Du Dir die Formeln anschaust, wirst Du schnell feststellen, dass sie nicht äquivalent sind und für den hier besprochenen Fall v=c sehr unterschiedliche Ergebnisse liefern. Zu [[Benutzer:<)kmk(>]]: Ich hätte nichts gegen einen eigenständigen Artikel über den relativistischen Doppler-Effekt. Allerdings finde ich nicht, dass die beiden Dopplereffekte nichts miteinander zu tun haben. Interessanterweise kann man die Formel für den relativistischen Doppler-Effekt völlig ohne Relativistik erhalten, indem man das geometrische Mittel zwischen den beiden akustischen Dopplereffekten bildet. (Ob das lediglich ein witziger Zufall der Physik ist, oder ob sich dahinter irgendeine tiefschürfende Weisheit verbirgt, überblicke ich allerdings nicht). --Pyrrhocorax (Diskussion) 23:08, 29. Apr. 2023 (CEST)

prinzipiell akzeptiert. Aber ob der Sender oder der Empfänger sich mit jeweiliger Ausbreitungsgeschwindigkeit entfernen, ist wiederum nur eine Frage des Standpunktes des Beobachters. Und dann sollte am Empfänger eigentlich keine Schwingung mehr auftreten, sondern bestenfalls ein Gleichspannungspegel. Fast gleichzeitig mit deinem Edit kam mir der Gedanke der Ausbreitung des Raumes so gaaaanz knapp nach den Urknall. Diesen Spezialfall haben die Gleichungen für die Dopplerfrequenz irgendwie nicht auf dem Schirm.--≡c.w. @… 23:17, 29. Apr. 2023 (CEST)

Nein, ist es nicht. Derjenige, der Gegenwind hat, bewegt sich relativ zum Medium. --Pyrrhocorax (Diskussion) 00:15, 30. Apr. 2023 (CEST)

Was ist bei der Lichtgeschwindigkeit im Vakuum das Medium?--≡c.w. @… 07:05, 30. Apr. 2023 (CEST)

Eben. Deswegen wird zwischen dem "normalen" (akustischen) und dem "relativistischen" (optischen) Dopplereffekt unterschieden. --Pyrrhocorax (Diskussion) 10:29, 30. Apr. 2023 (CEST)

Wollen wir auf einer Benutzerdisk weitermachen? Hier würde das ausufern… --≡c.w. @… 07:16, 30. Apr. 2023 (CEST)

Wenn Du noch Fragen hast, von mir aus.--Pyrrhocorax (Diskussion) 10:29, 30. Apr. 2023 (CEST)

Genau das ist der Punkt bzgl. Unterschied zw. Dopplereffekt mit Medium und ohne Medium. Mit Medium gibt es ein bevorzugtes Bezugssystem. --Blaues-Monsterle (Diskussion) 10:30, 30. Apr. 2023 (CEST)

Ich habe ja nun auch eine blühende Phantasie und stelle mir gerade den Überschallknall von Photonen mit Lichtgeschwindigkeit vor *ggg* (Dazu müsste wohl das Universum kontrahieren, doch so lange will ich nicht warten um das in der Praxis zu überprüfen. ;-) --≡c.w. @… 15:26, 30. Apr. 2023 (CEST)

Hallo c.w.. Der Überschallknall äußert sich bei Photonen in Form der Tscherenkow-Strahlung. Der "Trick" ist an dieser Stelle, dass die Geschwindigkeit des Lichts in Materie deutlich kleiner als die Naturkonstante $c$ sein kann. ---<)kmk(>- (Diskussion) 01:02, 3. Mai 2023 (CEST)

*seufz* Was nützt mir meine ganze schöne Phantasie, wenn's das alles schon gibt!--≡c.w. @… 07:24, 3. Mai 2023 (CEST) (PS: Ist wohl typisches Ingenieurs-Denken.)

...mal nachgehakt: Hat vorstehendes Wortgeplänkel etwas mit dem Lemma-Qualitätsproblem etwas zu tun? Ich verstehe die Autorenintension nicht...--2001:9E8:B1A:A801:B09B:2C47:FFA2:CA23 17:39, 5. Jun. 2023 (CEST)

Es ist auf jeden Fall eine sehr freundliche Erklärung von Aspekten, die im Artikel anscheinend nicht so klar rüberkommen (sonst hätte ja Lesen des Artikels gereicht, was dann ja doch irgendwie ein QS-Problem ist).

Hier steht jetzt nach wie vor die Frage im Raum, ob eine Aufspaltung des Artikels zu einem eigenständigen Artikel, z.B. [[relativistischer Dopplereffekt]] sinnvoll wäre. Bisher haben sich zwar Mehrere dafür ausgesprochen, aber es bedarf auch Jemanden, der es macht. Auch eine IP ist dazu berechtigt, aber es wäre auch nicht verkehrt, sich dafür unter einem Benutzernamen anzumelden. Vorlage:Smiley/Wartung/:-)  --≡c.w. @… 12:09, 6. Jul. 2023 (CEST)

Teleskop

Könnte vielleicht mal jemand in den Artikel hineinschreiben, wie es funktioniert, daß ein Teleskop "teleskopische", also schwache Sterne, sichtbar macht, die man ohne Instrument nicht sehen kann? --77.3.103.75 17:55, 24. Mai 2023 (CEST)

Okay, das fehlt wirklich. Ich mache mal einen Ansatz, zunächst nur OMA ohne Quellen...Benutzer:Alturand/teleskopischer Effekt --Alturand…D 21:53, 24. Mai 2023 (CEST)

Huch, ist das nicht schrecklich kompliziert? Ich würde davon ausgehen, daß der Strahldurchmesser aus dem Okular größer als die Pupille des Beobachters ist, und dann wie folgt argumentieren: ein Stern ist ein Punktobjekt ohne wahrnehmbare Winkelgrößenauflösbarkeit. Von ihm gehen ebene Wellenfronten aus. Solche ebenen Wellen erzeugen auf der Netzhaut des Beobachters ein rundes Beugungsbild, dessen Größe nur von der Pupillenapertur abhängt, unabhängig davon, ob das Licht ohne Instrument direkt vom Stern oder aus dem Okular eines Teleskops kommt. Der Unterschied ist: Bei einem Teleskop wird der Querschnitt des durch die Objektivapertur begrenzten Strahlenbündels entsprechend der Vergrößerung des Instruments reduziert. Wenn man beispielsweise eine Objektivöffnung von 100 mm hat und ein Okular benutzt, das eine 20-fache Vergrößerung bewirkt, dann wird das eintretende Bündel auf einen Durchmesser von 5 mm reduziert und erzeugt unter Vernachlässigung von Verlusten im Instrument entsprechend die 400-fache Beleuchtungsstärke. Im gleichen Verhältnis ist die Ausleuchtung des Beugungsscheibchens auf der Netzhaut heller als bei Beobachtung mit unbewaffneten Auge (und gleicher Pupillenöffnung von höchstens 5 mm). - So in etwa. Dabei könnte noch herausgestellt werden, daß die teleskopische Winkelvergrößerung nur ein unvermeidlicher Seiteneffekt der an sich angestrebten Lichtbündelung ist, aber natürlich recht gelegen kommt, wenn dadurch die hellen Sterne anscheinend auseinandergerückt werden und zwischen ihnen dabei noch viele schwache, ohne Instrument nicht sichtbare Sterne zum Vorschein kommen. - Ähnlich müßte hinsichtlich der Sichtbarmachung von Galaxien argumentiert werden: zwar sind die Einzelsterne mit und ohne Instrument unsichtbar. Aber weil sie dicht zusammenstehen, überlagern sich auf der Netzhaut ihre vielen Einzelbeugungsscheibchen zu einer heller beleuchteten Gesamtfläche. - Kann man bei Planetenbeobachtungen auch so argumentieren? Und wie sieht das mit Fotoplatten und elektronischen Sensoren aus, mal abgesehen davon, daß mit Langzeitbelichtungen wesentlich mehr Photonen als dem "vergeßlichen" menschlichen Auge gesammelt werden können und dadurch dann auch sehr schwache Objekte zum Vorschein kommen können, wobei man schwache Sterne und sehr weit entfernte Galaxien oft kaum unterscheiden kann. --77.0.145.227 02:49, 25. Mai 2023 (CEST)

Nein, so einfach ist das nicht...leider...nur bei punktförmigen Objekten (Sternen). Bei flächenhaften Objekten ist nicht die Öffnung des Teleskops entscheidend sondern, abgesehen von Eigenschaften des Sensors, einzig die Lichtstärke der Kamera (Öffnungsverhältnis) zusammen mit der des Auges (falls Du visuell beobachtest). Diese erscheinen mit dem Teleskop niemals heller als mit dem bloßen Auge sondern "nur" größer. Wenn die Austrittspupille des Teleskopsystems größer ist als die Pupille des Auges, dann bestimmt das Abbild der Augenblende in die Aperturebene das effektive Öffnungsverhältnis des Systems aus Auge und Teleskop. Ist die Austrittspupille kleiner als als die des Auges, wäre das flächige Objekt mit dem blossen Auge heller.

Warum steht jetzt (bezogen auf die Helligkeit) auch in meinem kleinen Aufsatz.

Ansonsten habe ich das, was Du mit Worten beschreibst, mit den mathematischen Mitteln der Physik und den korrekten(hoffentlich ?) Begriffen für die beteiligten physikalischen Größen ausgedrückt. Wenn man diese Berechnungen detailliert für das System aus Auge und Teleskop an Stelle der "Blackbox" bestehend aus Aperturblende, Hauptebene und Brennweite durchführt, kommt man zu den gleichen Schlüssen.

Das Beugungsscheibchen machst die Situation übrigens mathematisch nicht einfacher - man muss dann noch die entsprechende Beugungsfunktion auf die Strahldichte falten, bevor man über die Sensorfläche integriert statt eine unmittelbare Bestrahlungsstärke anzunehmen. Der Erkenntnisgewinn für die Praxis ist den Aufwand kaum wert. --Alturand…D 08:55, 25. Mai 2023 (CEST)

Ich weiß nicht so recht, ob die mathematische Herleitung der ideale ergänzende Text für den Artikel wäre - die mag richtig sein, aber dabei versteht "omA" nur Bahnhof. Außerdem halte ich ihn für übertrieben kompliziert: die Eigenschaften des "Sterns" (Durchmesser usw.) sind doch völlig banane - für das Teleskop ist der einfach nur ein "unendlich kleiner Punkt" mit einer bestimmten Beleuchtungsstärke beim Beobachter. Man braucht also lediglich zwischen "Punkten" (Sternen) und "Scheibchen" (Planeten) zu unterscheiden. Und bei letzteren habe ich - und dann wahrscheinlich auch noch andere Leser - ein Verständnisproblem: warum ist ein Scheibchen nicht einfach nur eine integrale Überlagerung ganz vieler nebeneinanderliegender Punkte, ähnlich einer Galaxie? Für die Punkte - und mithin die Galaxie - gilt doch offenbar die Erhöhung der wahrgenommenen Helligkeit durch den teleskopischen Effekt wie bei einem einzelnen Stern. Warum dann nicht bei einem Scheibchen? --77.0.145.227 09:57, 25. Mai 2023 (CEST)

Wenn Du die letzten Abschnitte, die ich heute hinzugefügt habe, aufmerksam liest, dann siehst Du, dass es bei einem "Punktstrahler" ($R<r$) tatsächlich nicht auf die Ausdehnung des Sterns ankommt, weil eben der gesamte Strahlungsfluss aus dem Stern, der auf die Öffnung(!) trift, in dem einen Pixel landet. Bei einem "flächig erscheinenden Strahler" ($R>r$) ist das eben nicht so. Da ist die Helligkeit der Oberfläche entscheidend für die Helligkeit der Abbildung, der Proportionalitätsfaktor ist das Öffnungsverhältnis.

Das Problem bei Deinem Gedankengang ist: aus einem infinitesimal kleinen Element der Oberfläche (Punkt) tritt eben auch nur ein infinitesimal kleiner Anteil des Strahlungsflusses $\Phi$(also 0W) und der Strahldichte $L$ aus, der zu "keiner Helligkeit" in der Bildebene führt. Dann führt und: $I=\lim _{r\rightarrow 0}{\frac {L(r^{2})}{r^{2}}}$ und umgekehrt $\phi (\rho )=\int _{A}L(r)$ gefolgt von der Integration über den Raumwinkel der Öffnung ${\frac {d^{2}}{D^{2}}}$ zu einem endlichen Fluss in das Pixel. Übrigens kommt umgekehrt in einem infinitesimal kleinen Punkt des Pixels auch nur ein Fluss von 0W an und erst die Integration der Bestrahlungsstärke über die Pixelfläche führt zu einem auslesbaren Signal -> Binning.

Dass die mathematische Herleitung keine ideale Ergänzung für den Artikel ist, jedenfalls nicht laienverständlich, gebe ich gerne zu. Schlag mal einen OmA-Text vor, der den mathematischen Zusammenhang ohne Formeln beschreibt. Wer genauer verstehen will, warum die Dinge sind, wie sie sind, kann ja immer noch Mathe studieren und die Details nachlesen. --Alturand…D 10:53, 25. Mai 2023 (CEST)

Was spricht denn gegen das Modell des aufgrund der Vergrößerung reduzierten Querschnitts des Strahlenbündels? Also: Die parallelen Wellenfronten werden durch das Objektiv in konvergente Kugelwellen transformiert und sammeln sich im Brennpunkt (eigentlich: in der Beugungsfigur der Aperturblende), und das Okular bildet das Fokalbild wieder ins Unendliche ab, macht aus den Kugelwellen also wieder parallele Wellenfronten. Trivialerweise ist der Durchmesser des austretenden Bündels reziprok zum Vergrößerungsverhältnis niedriger als die Objektivapertur, und wegen der Energieerhaltung muß dessen Beleuchtungsstärke im Quadrat des Vergrößerungsverhältnisses höher sein. Wenn das Okularbündel hinreichend groß ist, also die Pupille abdeckt, ist folglich das Netzhautbild auch entsprechend intensiver als bei Beobachtung ohne Instrument. - Für diese Argumentation braucht man über die Abbildungsfunktion des Teleskops fast nichts zu wissen, und von der Funktion des Auges eigentlich auch nichts außer der trivialen Proposition, daß mehr Licht auch als heller wahrgenommen bzw. überhaupt erst sichtbar wird. - Was ich leider immer noch nicht verstehe, und das sollte begrifflich "veranschaulicht" und nicht nur mathematisch "hergeleitet" werden, ist, warum dieses Argument für flächige Objekte nicht gelten sollte. Es geht ja nicht um die Leuchtdichte auf der Oberfläche des Strahlers, die natürlich im Bild durch die Abbildung nicht vergrößert werden kann (denn sonst hätte man ein Perpetuum mobile gebaut), sondern um die Beleuchtungsstärke auf der angeleuchteten Empfängerfläche. (Als Beispiel - es kommt auf die korrekten Zahlen nicht an: der Vollmond hat vielleicht eine Leuchtdichte von 1000 lx. Seine integrale Beleuchtungsstärke auf der Erde liegt aber bei vielleicht 1 mlx, und wenn man sich aus der sichtbaren Mondscheibe in Schnipselchen von der Größe eines Sterns, also vielleicht eine Millibogensekunde, herauspickt, dann ist dessen differentielle Beleuchtungsstärke vielleicht irgendwas in der Größenordnung von 1 μlx, oder sowas. Und diese differentiellen Beleuchtungsstärken sollten sich dann doch wohl auch durch den teleskopischen Effekt vergrößern und dadurch auch das gesamte sichtbare Bild heller werden, mal abgesehen davon, daß das Mondbild im Teleskop im Auge ohnehin viel größer als ohne Instrument und schon deswegen insgesamt viel heller ist. (Entsprechendes sollte für Planeten oder meinetwegen auch das durch das Fenster beobachtete Fernsehbild in Zimmer des Nachbarn oder den Waldrand in der Dämmerung gelten.) --77.0.145.227 17:05, 25. Mai 2023 (CEST)

Nichts spricht gegen das Modell - es stimmt ja für die ebene Welle, die von einem Punkt ausgeht. Deshalb siehst Du ja mit dem Telekop auch lichtschwächere Sterne als mit dem bloßen Auge. Für ein punktförmig erscheinendes Objekt gilt eben die Vereinfachung, dass man den gesamten abgehenden Strahlungsfluss des Objekte als aus dem Punkt stammend annehmen kann und er sich auch wieder in einem Pixel akkumuliert (Definition von "Punktförmig erscheinend"). Kommt ja auch aus meiner Betrachtung so heraus.

Die Kernfrage ist: welche Strahlstärke (Energie pro Zeit und Raumwinkel) geht von diesem einen Punkt (mit der Ausdehnung 0) eines flächig erscheinenden Objekts aus? $\lim _{r\rightarrow 0}\Phi _{\mathrm {t} ot}/F_{\mathrm {t} ot}\cdot r^{2}=0$...was macht die Vergrößerung/der Abbildungsmaßstab mit dem Punkt? "V mal Null ist Null ist Null..." (sing)...aber der Abstand von zwei Punkten vergrößert sich dementsprechned entstehen da plötzlich neue Punkte dazwischen, aus denen auch null Strahlung fließt? Ist ja kein Problem, null Strahlung beeinflusst ja nicht die Energieerhaltung...und plötzlich kannste das eben nicht mehr mit der ebenen Wellenfront, die von einem Punkt ausgeht rechnen, sondern musst ein Flächenelement endlicher Größe auf das Pixel abbilden...und dessen Strahlstärke über die Öffnung und das optisch konjugierte Element des Pixels integrieren - und schon kriegste einen endlichen Strahlungsfluss auf das Pixel... --Alturand…D 18:24, 25. Mai 2023 (CEST)

”..sind die Wissenschaftler geneigt, sich nur mit ihresgleichen zu verständigen... Denn Laien haben,... ein Recht darauf, mindestens über diejenigen Felder der Naturwissenschaft informiert zu werden, die sie unmittelbar betreffen..“ dieses Zitat aus einem Buch von Wolf Schneider vorweg.

Hier weitere Lemmata mit der gleichen Problematik: etwa Apertur und dort den Text: ”Die Fläche der Apertur (z. B. einer Flächenantenne oder eines Teleskops) bestimmt die aus einer ebenen Welle aufgenommene Leistung. Diese verteilt sich bei einer abbildenden Optik auf die Fläche des Bildes, dessen Größe mit der Brennweite zunimmt, sodass das Verhältnis Aperturdurchmesser/Brennweite als Lichtstärke des Objektivs bezeichnet wird.“, weiter Lichtstärke (Fotografie) und Vergrößerung (Optik) (aber nicht Lichtstärke_(Photometrie)).

@Alturand Deine Berechnung des Lichtstroms ist vielleicht besser im Lemma Apertur oder Lichtstärke (Fotografie) als ausführliche Ergänzung für Experten aufgehoben, hier beim Teleskop-Artikel reicht dann ein Verweis. Dann noch die Frage, lassen sich die Formeln in deinem Entwurf nicht noch etwas vereinfachen, und damit einem größeren Publikum zugänglich machen? --ArchibaldWagner (Diskussion) 21:20, 25. Mai 2023 (CEST)

Dein Null-Argument überzeugt mich aber nicht. Das wissen wir nun doch aus der Maß- und Integrationstheorie, daß ganz viele "Null", also infinitesimal verschwindende Beträge, sich eben doch zu einem endlichen Wert aufintegrieren können. (Und ganz so "punktig" ist ein Stern ja nun auch wieder nicht, sondern bloß im scheinbaren Durchmesser ziemlich klein.) Aber argumentieren wir doch einfach mal physikalisch: nach Deiner Aussage ist der Vollmond ein flächiges Objekt, das demzufolge im Teleskop nicht heller erscheint als dem unbewaffneten Auge. Und nun vergrößern wir im Gedankenexperiment mal unseren Abstand vom Mond, er erscheint mit zunehmendem Abstand immer kleiner und kleiner. Ab welchem Abstand wird er denn zu einem Punktobjekt, das dann im Teleskop heller erscheint als ohne? Oder anderes Beispiel: die meisten Jupitermonde sind ohne Teleskop nicht sichtbar. Wie kommt es denn dann, daß man sie im Teleskop, wo sie flächig erscheinen, heller bzw. überhaupt sehen kann? Mir scheint, der Begriff "Pixel" ist dabei irreführend: Erstens gibt es im Auge gar keine Pixel, zweitens kommt es auf die konkrete Beschaffenheit der Sensoren auch überhaupt nicht an, und drittens überdeckt die Beugungsfigur der Pupillenapertur auf der Netzhaut mehrere Photorezeptorzellen. Es wäre folgendes Experiment ganz interessant: in der Fokalebene eines Teleskops wird eine Lochblende angebracht, durch die man einen kleinen Ausschnitt der Vollmondoberfläche sehen kann. Eine andere Lochblende wird so zwischen Auge und Vollmond gehalten, daß ihr scheinbarer Durchmesser genauso groß wie der durch das Okular gesehenen Lochblende im Teleskop ist. Und dann soll man angeben, welches der beiden Mondbilder heller ist. (Wobei man sich die zweite Blende auch schenken kann: der Mond hat einen scheinbaren Durchmesser von einem halben Grad. Und so groß machen wir auch die Lochblende im Teleskop. Und dann soll man angeben, welches kreisförmige Licht heller ist. Meine Vermutung: das Teleskop gewinnt!) Noch ein Gedankenexperiment wären helle Sterne am Taghimmel. In starken Teleskopen kann man die durchaus sehen. Die Frage ist: weil der Teleskoptubus ziemlich viel Himmelslicht ausblendet, oder weil der Teleskopeffekt den Kontrast zwischen Stern (Punktstrahler) und blauem Taghimmel (Flächenstrahler) drumherum erhöht, die Lichtstärke des Sterns also selektiv erhöht? --77.0.145.227 21:37, 25. Mai 2023 (CEST)

• Dass das Null-Argument Dich nicht überzeugt, halte ich für ein positives Phänomen. Dir ist aufgefallen, dass Deine Betrachtungen der Aneinanderreihung von Punktquellen mit Strahlungsfluss 0 zu nichts führt und statt dessen eine spezifische Ausstrahlung über ein Oberflächenelement integriert werden muss.
• Re: "Erstens gibt es im Auge gar keine Pixel", dann eben Sehzellen. Die haben auch eine Rezeptorenoberfläche, auf der sie Licht einsammeln, oder eben Filmkorn, wie beschrieben. Wenn Dich der Begriff Pixel stört, dann nehmen wir eben "rezeptive Fläche des Strahlungsdetektors". Das hielte ich für noch weniger anschaulich, aber ich kann gerne noch einen Satz hinzufügen, dass im Weiteren von "Pixel" gesprochen wird.
• Das Beugungsscheibchen nimmt in erster Ordnung etwa eine Fläche von 1/V² µm² ein, bei F/2,5 des vollständig dunkeladaptierten Auges also 6,25 µm². Im gelben Fleck sind die Zapfen höchstens 6µm² groß, im peripheren Bereich die Stäbchen höchstens 30 µm². Bei F/10 des tagadaptierten Auges stimmt also Deine Aussage, dass die Airy-Disc des "punktförmigen" Objekts mehrere Sehzellen übedeckt. Da stellt sich die Frage, ob die Physionomie des Sehens hier mglw. auch eine Art Binning vornimmt und die Signale benachbarter Sehzellen wie bei einem Tiefpassfilter zur Rauschunterdrückung bündelt. Dazu kann ich nichts sagen.
• Re: "Noch ein Gedankenexperiment wären helle Sterne am Taghimmel. In starken Teleskopen kann man die durchaus sehen.": Ja, weil sich der flächige Himmelshintergrund proportional zum Öffnungsverhältnis² des Systems (hier dominiert von den etwa f/10-f/20 des tagadaptierten Auges) abdunkelt, während der punktförmige Stern sich proportional zur Öffnung² aufhellt.

Ich bin dann ab jetzt aus der theoretischen Diskussion raus: Deine Argumente bauen im Wesentlichen darauf auf, dass Du einen anderen Eindruck hast als es den Fakten entspricht und Dich gegen die mathematisch/geometrischen Berechnungen wehrst, weil sie Deinen Eindruck nicht bestätigen.

Um die Diskussion mit Fakten statt Eindrücken und Meinungen zu untermauern, mach Dein Experiment: Nimm statt des Auges eine Kamera und fotografier (afokal) mit Fokus auf "unendlich" durchs Okular des Teleskop den Mond (oder einfach den dunklen Nachthimmel). Fotografiere dann mit denselben Kameraeinstellungen (Blende/Empfindlichkeit/Belichtungsdauer) dasselbe Objekt ohne das vorgeschaltete Teleskop. Vergleiche dann in einem Bereich mit flächiger Helligkeit die Helligkeiten der Rohbilder, wie sie vom Kamerasensor aufgenommen wurden. Stell bitte die Bilder hier ein, wenn das Ergebnis ist, dass die Helligkeiten unterschiedlich sind. Oder fotografiere dieselbe Himmelsregion einfach (fokal) durch zwei Objektive mit gleichem Öffnungsverhältnis aber unterschiedlicher Öffnung, etwa eines der beliebten 80/400 und ein 150/750 oder Dein Kameraobjektiv mit einer Blendenzahl, die dem Öffnungsvehältnis Deines Teleskops entspricht. Auch diese Bilder würde ich gerne im Rohformat verglichen sehen, wenn dabei die Flächen unterschiedlich hell sind.

Du hättest damit meine Berechnungen und Beobachtungen(!) falsifiziert, würde meinen Denk- oder Rechenfehler suchen und wäre hinterher ein Stückchen schlauer. Aber vorher werde ich nicht weiterdiskutieren.--Alturand…D 00:25, 26. Mai 2023 (CEST)

Benutzer:ArchibaldWagner, ein wenig vereinfachen ließen sich die Formeln schon noch, wenn man die spektrale Verteilung (über das $\lambda$-Intervall rausnähme und das Oberflächenelement gleich als optisch konjugiertes Element des "Pixels" einführt. Ich denke, wir brauchen in jedem Fall die Strahlstärke, um das Oberflächenelement und den Beitrag der Apertur zu berücksichtigen. Die Herleitung über die Integration könnte zu Gunsten von einfachen Multiplikationen man zunächst weglassen, müsste dann aber die Näherung/Mittelung über gleichmäßig strahlende zueinander parallele Flächen begründen und den geometrischen Korrekturfaktor 2 genauer erklären. Zum Anderen müsste ich dann auch noch Quellen aus Sekundärliteratur raussuchen - bisher habe ich noch keine solche Berechnung gefunden, höchstens "Hörensagen" in Hobby-Astronomen-Kreisen und ein paar selbst verfasste unveröffentlichte (gemäß: WP:Q) aber ebenso unwidersprochene Abhandlungen (=Theoriefindung), die nicht in eine Enzyklopädie gehört, selbst wenn sie richtig wäre.

--Alturand…D 00:25, 26. Mai 2023 (CEST)

Hallo @Alturand, in "Principles of Optics" von M. Born und E. Wolf (6. Auflage 1983) finden sich, soweit ich das beim Überfliegen erfassen konnte, ab S 181 im Kap. 4.8 "Photometry and Apertures" eine Herleitung, allein mit der geometrischen Optik; siehe dort Abschnitt 4.8.3 "Brightness and illumination of images" S 188 – es gibt dann dort den Hinweis, dass bei punktförmigen Quellen aufgrund der Beugung (Airy pattern dort in 8.5.2) die Intensität noch etwas geringer ausfällt. Hier in der Wikipedia fehlt m.E. deine photometrische Betrachtung, obwohl sie doch von allgemeinen Interesse auch für viele Benutzer von Fotoapparaten und Teleskopen sein dürfte und der Grundgedanke ja auf einfacher Geometrie basiert. Eine Skizze mit nur den wesentlichen Größen würde das Verständnis erleichtern. Die Wellenlängenabhängigkeit ist nur im Zusammenhang mit dem Auflösungsvermögen interessant; es würde reichen diese nur im Text zu erwähnen und die Formeln damit aber nicht zu überfrachten. --ArchibaldWagner (Diskussion) 11:29, 26. Mai 2023 (CEST)

Die Behauptung, daß Teleskope flächige und Punktobjekte unterschiedlich verstärken, ist nach wie vor nicht einleuchtend und geht auch aus den mathematischen Darlegungen nicht hervor (mal abgesehen davon, daß Mathematik an sich in der Physik gar nichts beweist, sondern der Schwerpunkt der Argumentation darauf liegen muß, zu beweisen, daß der mathematische Ansatz auf den zugrundeliegenden Sachverhalt angewendet werden kann und nicht vielmehr eine ganz andere Situation beschreibt). Die ganze Sache gehört aber unbedingt in den Teleskopartikel und muß natürlich auch sachlich richtig und zudem möglichst anschaulich und verständlich dargestellt sein. (Und außerdem sollte die Darstellung natürlich auch mit reputablen Quellen belegt und nicht WP:OR sein.) --95.112.133.220 23:17, 26. Mai 2023 (CEST)

Liebe IP: Go ahead - such die Sekundärliteratur und belege Deinen Standpunkt. Dann kann er in den Artikel. Die Redaktion Physik ist nicht Dein Dienstleister, in die Du Deine Forderung, Deinen Standpunkt per Literatur zu belegen, einkippen kannst, und dann macht jemand für Dich die Recherchearbeit.

@ArchibaldWagner - ja, eine Skizze wäre gut. Mal sehen, wann ich dafür Zeit finde. Das Airy-Pattern ist nur nochmal eine (bei visueller Wahrnehmung: zwei) zusätzliche Faltung, die sich bei homogenen Flächen zum Glück wegmittelt. --Alturand…D 12:27, 27. Mai 2023 (CEST)

Ich bin weder die Zielgruppe noch der Dienstleister der Redaktion Physik. Ich weise auf ein Defizit des Artikels hin - das Du einräumst - und ich halte, auf Deutsch gesagt, Deine feinsinnige und "mathematisch belegte" Unterscheidung zwischen Punktobjekten ("Sternen") und flächigen Objekten (Himmelsblau, "Planeten") für Quatsch und unhaltbar - bezeichnenderweise hast Du dafür auch keine Belege. (Auch die englischen W.-Artikel treffen diese Unterscheidung nicht, sondern behandeln ganz allgemein und meiner Ansicht nach sachlich richtig die Erhöhung der 'brightness' durch das Teleskop und begründen die zutreffend durch das Flächenverhältnis von Objektivapertur und Austrittspupille des Okulars, wobei dann auch auf Gesichtspunkte wie die "minimale Vergrößerung" und die Eintrittspupille des Auges eingegangen wird. Mein Rat: Wenn Du ein totes Pferd reitest, steig ab. Du bist schlicht auf dem falschen Dampfer. --95.116.153.131 17:37, 27. Mai 2023 (CEST)

Bitte keine solche verbale Eskalationen und beachtet die Wikiquette! – Zur Sache: ein Link zum Lemma/Abschnitt in der :en:Wikipedia, in welchen die behauptete Aussage stehen soll, kann zur Klärung beitragen. --ArchibaldWagner (Diskussion) 21:27, 27. Mai 2023 (CEST)

Danke für den Weckruf @ArchibaldWagner. Ich bin dann erstmal raus, zum Abkühlen. --Alturand…D 22:42, 27. Mai 2023 (CEST)

So, allein maßgeblich ist in der Physik die Empirie, und deswegen habe ich mir vorhin einfach mal den sieben Tage alten Mond durch einen (qualitativ ziemlich minderwertigen) 10x50-Feldstecher angesehen. Also: beim besten Willen - das Bild im Feldstecher war kein bißchen heller pro Raumwinkel, eher ein bißchen dunkler. Fragt man sich schon: wie das? Vermutlich ist die Erklärung relativ simpel: Selbstverständlich kann man jegliches Urbild bzw. Lichtquelle gedanklich in infinitesimal kleine Punktquellen zerlegen. Und selbstverständlich wird jedes dieser Pünktchen im Verhältnis der Flächen der Ein- und Austrittsaperturen, also mit dem Quadrat des Vergrößerungsverhältnis v, verstärkt. Aber: gleichzeitig rücken die Bildpunkte auch mit dem Vergrößerungsverhältnis v auseinander, so daß pro scheinbarem Raumwinkel auch nur Faktor v^-2 weniger Bildpunkte vorhanden sind, und das gleicht deren Helligkeitszunahme genau aus, so daß die scheinbare Flächenhelligkeit gleich bleibt (bzw. sich um die Verluste des Instruments verringert). Und das ist das entscheidende, bisher fehlende Argument, und das gehört natürlich, fast ganz ohne Formeln, in den Artikel hinein. Womit dann eigentlich nur die Frage übrig bleibt, wie genau sich ein Punkt- und ein Flächenobjekt unterscheiden. Und da lautet die richtige Erklärung wahrscheinlich: gar nicht! Vielmehr ist der Mechanismus der Verstärkung und Sichtbarmachung "telekopischer" Sterne lediglich eine Eigenschaft des Detektors: Wenn die "Sensorzelle" bzw. "das Pixel" ungefähr die Größe der Zerstreuungsscheibe hat, dann landet das gesamte Licht des instrumentenbezogenen "Punktobjekts", also eines Objektes, das so klein ist, daß es vom Instrument nicht mehr aufgelöst werden kann, was im wesentlichen von der Apertur des Instruments abhängt, auf demselben Sensor und hievt die von diesem empfangene Intensität ggf. über die Sensitivitätsschwelle. Die eigentliche Antwort auf die Ursprungsfrage ist also schon etwas tricky, läßt sich aber durchaus omA-tauglich formulieren, also praktisch ganz ohne Formeln. Das einzige, was vorab in dem Artikel ergänzt werden muß, ist eine Darstellung, daß das vom Objektiv entworfene reelle Bild durch die Betrachtung durch das Okular bzgl. des scheinbaren Winkels im Verhältnis von Objektiv- zu Okularbrennweite vergrößert und die Bildpunkte entsprechend heller werden, weil sich der Durchmesser des Strahlenbündels entsprechend verringert. (Ein Problem ist, das auch für das Galilei-Fernrohr, bei dem es gar kein reelles Zwischenbild gibt, plausibel zu machen.) Wenn das mal jemand ins Reine formulieren könnte, ist die erforderliche Ergänzung wohl schon fast fertig. --95.116.153.131 00:01, 28. Mai 2023 (CEST)

Im Dienst der Sache - meine letzten Worte zu diesem Thread: [2] bzw. Lichtstärke_(Fotografie)#Belichtung/Lichtwert. --Alturand…D 22:54, 27. Mai 2023 (CEST)

Auch das dient leider nicht der Sache bzw. hat mit der Ausgangsfrage nichts zu tun. Es geht hier im übrigen nicht um akademische Diskussionen, sondern um die sinnvolle Ergänzung des mangelhaften Artikels. Sinnvoll ist sie, wenn sie den Sachverhalt zutreffend und leichtverständlich mit Worten beschreibt. Die Erklärung muß dabei aus zwei Teilen bestehen: 1. Wie funktioniert ein Teleskop als optisches Gerät, was macht es? 2. Welcher Effekt führt zur (besseren) Wahrnehmbarkeit schwacher, scheinbar sehr kleiner Lichtquellen? (Und der zweite Punkt, ist, wie oben ausgeführt, keine physikalische Eigenschaft der Lichtquelle oder des Instruments, sondern eine des Photodetektors bzw. eine sinnesphysiologische des Auges. Und dafür sollten sich eigentlich auch reputable Belege finden lassen, denn ganz so selbstverständlich ist das gar nicht.) Um mal den Unterschied an zwei Beispielen klarzumachen: Objektive mit der gleichen Blendenzahl erzeugen bzgl. der Beleuchtungsstärke gleich helle Bilder, nur unterscheidet sich deren Größe je nach der Brennweite. Wenn man nun mit einem Mikroskopobjektiv ein Sonnenbild projiziert, passiert nichts weiter, weil die beleuchtete Oberfläche die Wärmeleistung i. a. abführen kann. Nimmt man hingegen eine Lupe mit 10 cm Durchmesser, kann man sie als Brennglas benutzen und damit ein Feuer entzünden - das Kriterium ist die gesamte eingestrahlte Leistung. Zweites Beispiel "Vollmond als Punktquelle": Wenn man einen großflächigen Sensor, beispielsweise einen Fotowiderstand, nimmt, dann ist dessen "Auflösungsvermögen" durch dessen Abmessungen gegeben. Befindet der sich nun in einer Schaltung mit Grenzwertverhalten, die erst ab einer minimalen Beleuchtungsstärke anspricht, hängt es von zwei Faktoren ab, ob sie den Mond detektieren kann: von der Vergrößerung eines vorgeschalteten Telekops sowie von dessen Objektivapertur. In einer solchen Anordnung ist der Mond auch nur ein "Stern", obwohl er mit handlichen Instrumentengrößen abbildungsoptisch sehr leicht detailliert aufgelöst werden kann. Die Erhöhung der Grenzgröße durch ein Teleskop ist eben eine Eigenschaft des Detektors und nicht des Instruments, und schon gar nicht des Objekts. --77.6.190.225 15:01, 28. Mai 2023 (CEST)

Gemurmel von der Seite: Was mich verwundert, dass Du (IP 77.6.190.225) Deine eingangs gestellte, höchst berechtigte und einfach zu beantwortende Frage nicht schon längst mit wenigen Sätzen in dem Artikel erklärt hast. Das wäre doch gut für den Artikel. Was ist denn daran schwierig, abgesehen von dieser aus dem Hauptfahrwasser gelaufenen Diskussion? --Bleckneuhaus (Diskussion) 17:37, 28. Mai 2023 (CEST)

Jetzt habe ich das eben mal selbst gemacht. Richtig/falsch/sowohl als auch? --Bleckneuhaus (Diskussion) 21:09, 28. Mai 2023 (CEST)

Ich mache mal ein Vollzitat des relevanten Abschnitts:

"Die Vergrößerung des Bildes, die den betrachteten Gegenstand scheinbar „näher heranholt“, wird durch die Vergrößerung des Sehwinkels bewirkt. Der Vergrößerungsfaktor eines Fernrohrs ist durch das Verhältnis der Brennweiten von Objektiv und Okular gegeben. Die Verstärkung der Helligkeit bei der Beobachtung eines lichtschwachen Sterns beruht auf einer im Verhältnis zur Pupille sehr viel größeren Eintrittsfläche des Objektivs. Da (bei optimaler Anpassung) auf der Netzhaut im Bildpunkt alles Licht fokussiert wird, das durch das Objektiv ins Fernrohr eingetreten ist, statt nur die Lichtmenge, die durch die Pupille eintritt, ist der Verstärkungsfaktor bei punktförmiger Quelle durch das Verhältnis der Flächen von Objektiv und Pupille gegeben."

Also: schon ganz gut, aber reicht nicht so ganz.

• "Brennweite des Okulars": Welche Brennweite hat das Okular eines Galilei-Fernrohrs?
• "... im Bildpunkt alles Licht fokussiert wird, das durch das Objektiv ins Fernrohr eingetreten ist, statt nur die Lichtmenge, die durch die Pupille eintritt, ist der Verstärkungsfaktor bei punktförmiger Quelle durch das Verhältnis der Flächen von Objektiv und Pupille gegeben.": Erstmal tritt natürlich auch mit Teleskop die gesamte Lichtmenge, die durch das Objektiv ins Fernrohr eingetreten ist, ebenfalls durch die Pupille ins Auge ein, aber das ist nur eine kleine sprachliche Schlamperei. Viel gravierender ist, daß nicht erklärt wird, warum Sterne heller bzw. überhaupt sichtbar werden, nicht aber der Mond und die Planeten bzw. das Himmelsblau. Was also unterscheidet Mond und Sterne? Sterne sind kleiner? Nicht wirklich, oder? Aber ihre scheinbare Winkelgröße ist zu klein, um aufgelöst werden zu können, weil Apertur, Wellenlänge, Beugungsfigur etc.? Sorry: Das ist nicht der Grund, und das ist auch "lediglich" eine apparative Unvollkommenheit der existierenden Teleskope und keine grundsätzliche Frage. Mit einem Teleskop mit hunderten Kilometern Apertur könnte man vielleicht auch die Oberflächen von Sternen auflösen, und wenn diese Teleskope im freien Fall durch den Raum fliegen würden, wären die vielleicht nicht einmal technisch ein Ding der Unmöglichkeit. Ich denke nach wie vor, der eigentliche Grund für die (scheinbare) Lichtverstärkung durch das Teleskop sind weniger dessen optische Eigenschaften, sondern die des Sensors, deutlich gemacht am "Riesenpixel" Fotowiderstand, auf das der komplette Mond draufpaßt: es nützt nichts, daß die optische Abbildung des Mondes im Teleskop viel feiner aufgelöst ist als diese spezielle Pixelauflösung, der LDR detektiert "Mond" erst dann, wenn irgendwelche Rauschgrenz- oder Schaltungsschwellwerte überschritten werden. Man fällt da argumentativ leicht auf einige physiologische und optische Zufälle herein, die mit der eigentlichen Sache gar nichts zu tun haben: Die Natur hat "vernünftigerweise" die Größe der Rezeptorzellen evolutionär auf das Auflösungsvermögen des Auges abgestimmt - so klein wie nötig, um die beste Detailerkennung zu erzielen, aber nicht zu klein, um keine nutzlose "leere Vergrößerung" mit dem damit einhergehenden Empfindlichkeitsverlust in Kauf nehmen zu müssen. Und die Instrumentenbauer wiederum haben Mikro- und Teleskope auf das Auflösungsvermögen des Auges abgestimmt, deshalb paßt das "zufällig" auch wieder zusammen. Und damit ergibt sich die Sternaufhellung daraus, daß dessen komplette Beugungsfigur auf eine lichtempfindliche Zelle paßt und sie so hell sind, daß man durch Vergrößerung der Objektivapertur das Netzhautbild pro Sensorzelle beliebig hell machen kann, das Mondbild aber nicht, weil der Mond nur eine relativ beschränkte Leuchtdichte hat. - Das müßte irgendwie doch noch mit rein. --77.6.190.225 02:14, 29. Mai 2023 (CEST)

Werte IP, Deine Wortwahl Schlamperei empfinde ich als agressiv! Ungenauigkeit ist weniger wertend. Ansonsten danke auch an @Bleckneuhaus, denn seine Formulierung hat mir gezeigt, dass man alleine mit der üblichen Argumention mit dem Öffnungsverhältnis und der Lichtstärke(Fotografie) im Falle von sehr weit entfernten Objekten nicht auskommt; hier war ich bislang wie auch @Alturand auf dem falschen Dampfer. Inzwischen sehe ich dafür zwei Gründe: erstens muss die Rasterung des Sensors berücksichtigt werden, ist doch die geometrische ermittelte Bildgröße bei sehr weit entfernten Objekten um ein vielfaches kleiner als ein Sensorelement, so dass ein vergrößertes Bild das Signal eines Rasterpunktes nicht schwächt – was aber bei der üblichen photometrischen Berechnung nicht beachtet wird; zweitens ist die Ausdehnung des Beugungsbildes für ein einfallendes paralleles Strahlenbündel umgekehrt proportional zur Apertur, so dass bei großer Öffnung die Beugung das Licht eines weit entfernten Objektes nur innerhalb eines oder zumindest auf weniger Rasterpunkte verschmiert, und damit das Signal leichter über die Wahrnehmungsschwelle (Rauschen) des Sensors kommt. - Bei ausgedehnten Objekten wie etwa beim Mond gilt allerdings nach wie vor die Überlegung mit dem Öffnungsverhältnis und daher ist das Signal pro Pixel deutlich schwächer als bei weit entfernten Sternen. - Dank dieser Diskussion an den Pfingstfeiertagen habe ich dann doch eine kleine Erleuchtung, was das Verständnis der Lichtverhältnisse bei der Sternguckerei mit einem Teleskop betrifft. --ArchibaldWagner (Diskussion) 10:36, 29. Mai 2023 (CEST)

Nachtrag: Hinweis auf Fernrohr#Visuelle_und_fotografische_Nutzung und Afokales Linsensystem --ArchibaldWagner (Diskussion) 12:44, 29. Mai 2023 (CEST)

Nur Mut werte IP, korrigiere den Text im Artikel doch selbst. Vielleicht findest Du ja auch eine leicht verständliche kurze Formulierung. Falls nicht, auch dort können wir alle noch verbessern. --ArchibaldWagner (Diskussion) 11:04, 29. Mai 2023 (CEST)

(An den "kilometerlangen" obigen Ausführungen sieht man, daß ich mit leicht verständlichen und vor allem kurzen Formulierungen so meine Probleme habe.) Mir fallen hauptsächlich immerzu Nörgeleien ein, was denn alles fehlt. Z. B. müßte auch in dem geänderten Text auch vor der noch fehlenden Erläuterung mit der "Sensorrasterung" einfach mal das beobachtete "Phänomen" mit Worten beschrieben werden. Vorschlag: "Beim Blick durch optische Teleskope, Ferngläser usw. stellt man fest, daß das Sichtfeld vergrößert, aber beinahe gleich hell dargestellt wird - etwas dunkler aufgrund der Lichtverluste im Teleskop. Das gilt für flächenhafte Objekte wie irdische Gegenstände, das Himmelsblau oder auch die Mondoberfläche. Es gilt aber nicht für sehr kleine helle Objekte, deren scheinbare Größe auch bei der Vergrößerung durch ein Teleskop so gering bleibt, daß ihr Netzhautbild lediglich eine oder wenige lichtempfindliche Sehzellen bedeckt, wie Fixsterne oder künstliche Sterne, die sich aus der Reflexion kleiner Lichtquellen in konvexen Spiegeln erzeugen lassen: die erscheinen in der teleskopischen Abbildung deutlich heller. Das führt dazu und war eine große Entdeckung in der Astronomie nach der Erfindung des Teleskops, daß damit sehr viel mehr Sterne als mit unbewaffneten Auge sichtbar werden, nämlich Sterne, deren Helligkeit unterhalb der Grenzgröße für die Sichtbarkeit liegt. Da Teleskope z. B. das Himmelsblau nicht heller darstellen, Sterne aber schon, kann man damit den Kontrast zwischen Sternen und Himmelslicht vergrößern und so auch tagsüber Sterne beobachten. Die Erklärung dafür ist, daß Bildpunkte im Verhältnis der Ein- und Austrittsaperturflächen intensiver dargestellt werden, also mit dem Quadrat der Vergrößerung. Das allein führt aber noch nicht dazu, daß das Bild auch heller erscheint: Aufgrund der Vergrößerung rücken die Bilder der Objektpunkte auf der Netzhaut bzw. allgemein dem Photosensor auch weiter auseinander, was die Beleuchtungsstärke entsprechend quadratisch reziprok reduziert. Die Effekte kompensieren sich gegenseitig, daher erscheinen Himmelsblau und Mondoberfläche mit und ohne Teleskop gleich hell. (Der Lichtgewinn durch das Teleskop äußert sich z. B. am Mond dadurch, daß das Mondbild zwar mit der gleichen Flächenhelligkeit dargestellt wird, aber im Teleskop größer erscheint; dadurch ist der gesamte Lichtstrom, der das Auge trifft, mit Teleskop höher.) Anders ist es nur mit sehr kleinen Objekten, deren Bild auch nach der Vergrößerung so klein ist, daß es sich nicht über mehrere Rasterpunkte des Sensors (lichtempfindliche Sehzellen, Detektorpixel, Korn der Fotoplatte) erstreckt. Für die ist nicht die flächenbezogene Beleuchtungsstärke auf dem Sensor maßgeblich, sondern die gesamte, den betreffenden Rasterpunkt treffende Lichtleistung. Wenn sie hoch genug ist, um die Ansprechschwelle des Rasterpunkts bzw. den Rauschabstand zu überschreiten, kann von dem "Stern" ein Bild wahrgenommen werden." - Wie man sieht: Das ist nicht kurz. --77.8.79.137 13:07, 29. Mai 2023 (CEST)

Danke IP! --ArchibaldWagner (Diskussion) 13:44, 29. Mai 2023 (CEST)

Meine Kritik an dem Entwurf:

• Bei einem optischen System gibt es eine Eintritts- und eine Austrittspupille aber nur eine wirksame Aperturblende. Es wird nicht von Ein- und Austrittsaperturflächen gesprochen. Die Ein- und Austrittspupillen sind letztlich Bilder der Aperturblende; siehe etwa Gottfried Schröder "Technische Optik" 1980.
• (In der Sensorebenen ist die Beleuchtungsstärke von flächigen Strahlern wie dem Mond oder dem Himmelsblau m.E. proportional dem Quadrat der Fläche der Eintrittspupille und umgekehrt proportional zu einer Vergrößerung der Bildfläche; eine ungleiche Änderung dieser beiden Zahlen führt durchaus auch zu einer Änderung der Intensität ihres Bildes. Nur liefern hier die Daten von gängigen Ferngläsern, etwa 8x20 oder 10x50, lange nicht so große Änderungen, wie die Änderung bei der Flächen von Eintrittspupille im Vergleich zu der des bloßen Auges, was maßgebend für Wahrnehmung von Sternen ist. - Nachtrag: bei Teleskopen für die visuelle Beobachtung wird die Austrittspupille auf einen Normwert der Pupille für ein Auge eingestellt, was dann tatsächlich dazu führt, dass sich die gegenläufigen Effekte, größere Öffnung gegen Anheben der Vergrößerung (EP/AP), in etwa aufheben.)
• der Hinweis auf künstliche Sterne kann hier m.E. ganz weggelassen werden.

--ArchibaldWagner (Diskussion) 15:43, 29. Mai 2023 (CEST)

Alle berechtigten Einwände führen dazu, daß es noch länger wird... --77.8.79.137 16:09, 29. Mai 2023 (CEST)

Ja, dann mach(t) doch, aber als einen eigenen neuen Abschnitt, der das zweifellos gewichtige Thema mit entsprechendem Gewicht thematisiert. Aber unabhängig davon: ist denn an meinen kurzen Sätzen irgendwas auszusetzen, außer, dass sie als OMA-kompatibel konzipiert wurden (was sie, im Gegensatz zu Euren Erklärungen, imho auch sind, weshalb sie vorne im Artikel drin bleiben sollten) und daher vieles weglassen, was OMA vermutlich gar so genau nicht wissen wollte. --Bleckneuhaus (Diskussion) 15:38, 29. Mai 2023 (CEST)

Was heißt "auszusetzen"... Das Problem ist nicht, die zu ergänzende Information formal in den Artikel zu integrieren, sondern, sie hieb- und stichfest und zugleich eingängig und kurz und treffend zu formulieren. Was will omA denn wissen? Wer hat's erfunden, wie funktioniert es, was kann man damit machen... Zu letzterem: man kann damit viel weiter als früher gucken und sehen, was denn da für ein Schiff vorwitzig seine Mastspitze über den Horizont reckt, und zwar lange, bevor der Kollege überhaupt gemerkt hat, daß er aufgeklärt wurde, und viele andere militärisch interessante Sachen, und vor allem fiel auf, daß man damit auf einmal viel mehr und wesentlich schwächere Sterne sehen konnte als im Almagest und neueren Katalogen drinstanden, und das war sensationell! Und ab da geht's dann ans Eingemachte: Apertur, Vergrößerung, Rastergröße des Sensors... Und zur Vergrößerung dann eben noch diese ganzen wellenoptischen Geschichten: Airy-Scheibe, Auflösung, Trennbarkeit etc... --77.8.79.137 17:01, 29. Mai 2023 (CEST)

Das, was hier diskutiert wird, betrifft doch eigentlich nur die optischen Teleskope. Ich denke, dort sollte eine ausführliche Beschreibung eingefügt werden. Unter Teleskop wäre ich für eine eher kurze Beschreibung und einen Verweis auf den Spezialartikel, ebenso für die anderen Spektralbereiche. --M.J. (Diskussion) 18:39, 29. Mai 2023 (CEST)

Wo er recht hat, hat er recht... Wobei dann mal beide Artikel gründlich überarbeitet gehören, denn der Artikel Teleskop enthält sehr viel Inhalt, der in den viel zu kurzen Artikel Optisches Teleskop hineingehört. (Puh, viel Arbeit...) --77.10.29.12 02:57, 30. Mai 2023 (CEST)

Nein, warum sollte das nur für optische Teleskope gelten? Die Strahlungsgesetze sind doch weitgehend unabhängig vom Spektralbereich. Und ob ein Okular und ein Auge vorhanden sind, ist für die Strahlungsbilanz und die Abbildung nicht bedeutsam. Viele Objektive haben reale Zwischenbilder, die dann von anderen Optiken in die Bildebene projiziert werden. --Alturand…D 12:08, 31. Mai 2023 (CEST)

Naja, ich bin da kein Experte. Aber für Röntgen- und Gammastrahlung kann man doch nicht Linsen herstellen, die so funktinoieren wie in der gewöhnlichen Optik. Und im Radio-Bereich ist das besondere, dass das Auflösungsvermögen nicht durch ein einzelnes Teleskop bestimmt wird, sondern mehrere zusammengeschlossen werden können, was die Auflösung erheblich verbessert. Da mag es einen Bezugspunkt zum Objektiv geben, der aber nicht unmittelbar ist. Und so etwas wie ein Okkular benötigt man vermutlich nicht. (Ganz abgesehen von den erwähnten Teilchendetektoren und optischen Gruppen beim Laser.) --M.J. (Diskussion) 20:36, 31. Mai 2023 (CEST)

Bislang haben wir noch nicht von Linsen und Auflösungsvermögen gesprochen. sondern in wesentlichen von Energieflüssen, die davon abhängen, auf wieviel Fläche (Öffnung) der Energiestrom eingesammelt wird und wie er auf die Bildfläche verteilt wird. Das ist bei Radio und Röntgen-Teleskopen nicht anders. Dass bei Interferenzteleskopen trotz riesiger blinder Flecken in der Aperturblende ein hohes Auflösungsvermögen entsprechend des Abstands der Segmente erreicht wird, ist tatsächlich ein brillianter Kniff, für der "Helligkeit" des Bilds ist die effektive Fläche der Apertur entscheidend. Da gilt dann zwar nicht mehr die Kreisnäherung, dass diese Fläche einfach $\pi d^{2}/4$ des größtmöglichen Abstands $d$ von zwei Punkten innerhalb der Aperturblende ist, aber an den Flächenbetrachtungen ändert sich rein gar nix. --Alturand…D 22:12, 31. Mai 2023 (CEST)

Ok, dann will ich nichts gesagt haben. --M.J. (Diskussion) 08:19, 1. Jun. 2023 (CEST)

Manchmal ist das Wissen in Wikipedia einfach nur versteckt; hier zwei weitere Stellen zum Ausgangsproblem der Diskussion: Grenzgröße und Tagbeobachtung#Flächen- versus Punkthelligkeit – von den Hauptautoren @Geof und @Merlitz.

Vermutlich kann man das Wissen besser strukturieren, allerdings dürfte dieses allein schon für die Instrumente der Astronomie, eine langfristige Aufgabe sein. Für Autoren, die das wünschen, die Muße und die Zeit haben, ist das eine großes Feld; als angemeldete Benutzer könnten sie in Benutzer-Unterseiten entsprechende Entwürfe zur Diskussion stellen.

Ich schlage vor, erst einmal einen Abschnitt Wahrnehmungsgrenzen für Sterne bei visueller Beobachtung in den Artikel Teleskop einzufügen; mit Links zu den oben genannten Stellen in der Wikipedia.

Eine Umstrukturierung der Informationen über Teleskope sollte als ein eigenes Projekt betrachtet werden; anzufangen mit der Sichtung der Kategorien: Astronomisches Instrument und Optisches Teleskop --ArchibaldWagner (Diskussion) 21:30, 1. Jun. 2023 (CEST)

Ich habe mal gerade am Artikel herumgeschraubt. Den Teil zwischen Öffnung und reellem Bild habe ich unter "fotografische Verwendung" in "Grundsätzliche Funktion" eingebaut und diesen Abschnitt hinter die Geschichte gehängt ("sammelt und bündelt") steht ja schon in der Einleitung. Mit ein paar Formeln und Querlinks. Dabei bin ich bewusst nicht im Detail auf die Wirkungsweisen und Formeln eingegangen sondern habe nur die Ergebnisse dargestellt. Wie und Warum Wellenoptik und Strahlenoptik hier dasselbe ergeben und wie man die Energiebilanz genau berechnet, das wäre wohl auf dieser Ebene zu detailliert. --Alturand…D 00:15, 28. Jun. 2023 (CEST)

Wenn genug geschraubt ist, könnte auch der QS-Hinweis mal weg. Ist aber mAn noch nicht: 1. Es fehlt immer noch die schlagende Erklärung, warum ferne Sterne im Teleskop heller (und sichtbar) werden, flächige Objekte wie Himmelsblau, Mond und Planeten (oder meinetwegen auch nur die Kuh am Waldrand) aber nicht, was offenbar mit der Granularitât des Sensors zu erklären ist. 2. bin ich über die Aussage gestolpert, daß eine Öffnungsverhâltnis von ~0,7 die gleiche Leuchtdichte in der Bildebene wie des Objekts selbst erzeugt. Also: glaube ich nicht. Wäre das Öffnungsverhältnis noch größer (z. B. 0,2), dann müßte nämlich die Bildhelligkeit höher als die des Gegenstands werden. Wenn der "Sender" nun ein thermischer Strahler (Kerzenflamme oder Öffnung eines Hohlraumstrahlers) wäre und diese Quelle auf eine entsprechende Hohlraumöffnung in der Bildebene abgebildet würde, dann müßte sich dieser Sensor allmählich auf eine höhere Temperatur, als der Sender hat, aufheizen. Dann braucht man nur noch einen Wärmeleiter, um durch den Wârme auf den ursprünglichen Strahler zu übertragen, und fertig ist das Perpetuum Mobile. Das kann eigentlich nicht sein. Richtig ist wohl, daß es überhaupt kein abbildendes System geben kann, das im Bild eine höhere Leuchtdichte erzeugen kann als die abgebildete Lichtquelle hat. --77.10.176.201 21:06, 23. Jul. 2023 (CEST)

Richtig, fertig ist die QS hier noch (lange) nicht.

• zum Thema Blendenzahl 0.7 - rechne gerne nochmal nach. Aber Dein Argument könnte man auch für jede beliebige Grenz-Zahl anführen. In Lichtstärke (Fotografie) steht jedenfalls, dass die kleinste technisch machbare Blendenzahl bei 0.5 liegt. Dazu muss man aber wohl von der idealisierten Strahlenoptik weg und Abbildungsfehler berücksichtigen.
• zum Thema schwarzer Strahler, das ist grundsätzlich ein gutes Argument. Ich habe allerdings noch nicht darüber nachgelesen...

--Alturand…D 18:51, 25. Jul. 2023 (CEST)

Ich habe nochmal nachgerechnet, einige verkomplizierende Dinge ausgebaut und eine (hoffentlich erläuternde) Skizze erstellt (s. Benutzer:Alturand/teleskopischer Effekt) Für flächig erscheinende Objekte konnte ich keinen Fehler in der optischen Betrachtung finden. Das thermodynamische Problem, dass die Temperatu des Bilds über die des Ojbekts steigen müsste bleibt natürlich vorerst noch unbeantwortet... --Alturand…D 20:32, 26. Jul. 2023 (CEST)

So, jetzt nochmal zurück zum thermodynamischen Argument: Beleuchten wir die Situation doch mal gegenüber der Formulierung des zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik von Clausius: „Es gibt keine Zustandsänderung, deren einziges Ergebnis die Übertragung von Wärme von einem Körper niederer auf einen Körper höherer Temperatur ist.“: Der Stern habe die Temperatur $T_{S}$ und strahle aus seinem Flächenelement $S$ die Leistung $P_{S}(T_{S})$ in die Öffnung des Teleskops, wo dieses im Abbildungsmassstab $A$ auf ein kleineres Flächenelement $t={\tfrac {S}{A}}$ abgebildet wird. Das Bildelement habe dabei die Temperatur $T_{t}$. Da der optische Strahlengang umkehrbar ist, gilt ebenfalls, dass das Bildelelement durch die Optik auf das Objekt abgebildet wird. Dabei wird ebenfalls Wärmestrahlung der Leistung $P_{t}(T_{t})$ übertragen. So lange $T_{S}>T_{t}$ ist, ist die Strahlungsbilanz durch diesen Vorgang am Objekt negativ, denn die abgestrahlte Leistung $P_{S}$ ist größer als die aus der Bildebene empfangene Strahlungsleistung $P_{t}$. Die Strahlungsbilanz ist dementsprechend am Bild positiv. Bei $T_{S}=T_{t}$ ist die Strahlungsbilanz auf beiden Seiten ausgeglichen - und somit kommt der Wärmestransport zum Stillstand, bevor $T_{t}>T_{S}$ werden kann.

Woher sollte nochmal der Widerspruch zum 2.HS kommen?--Alturand…D 20:58, 7. Aug. 2023 (CEST)

Daraus, daß Temperatur und Leuchtdichte beim Wärmestrahler voneinander abhängig sind. --95.116.30.209 04:40, 31. Aug. 2023 (CEST)

Das kann ich so nicht erkennen (s. Benutzer:Alturand/teleskopischer_Effekt#Thermodynamische_Betrachtung). Der Energietransport kommt demnach zum Stillstand, wenn die Sensortemperatur die Objekttemperatur erreicht hat. Hast Du ggf. den Knoten im Kopf, dass das die Strahlungsleistung des einfallenden (=absorbierten) Licht auch dem Stefan-Boltzmann-Gesetz genügen müsste und nicht nur das abgestrahlte? Muss sie nicht. da der Sensor in einen größeren Raumwinkel abstrahlt als das Objekt, verteilt sich im Strahlungsgleichgewicht die höhere einfallende Helligkeit auch wieder passend. --Alturand…D 19:01, 13. Sep. 2023 (CEST)

Anfrage zur Ausführlichkeit

Im eher schlichten Artikel Proportionalität habe ich vor Jahren folgendes zweites physikalisches Beispiel eingefügt.

---

=== Luftdruckänderung ===

Der Luftdruck ist abhängig von der Höhe über dem Meeresspiegel. In erdnahen Schichten ist die Druckänderung $\Delta p$ proportional zur Höhenänderung $\Delta h$ mit

${\frac {\Delta p}{\Delta h}}=c$

und mit der Proportionalitätskonstante für diese Änderungen $c=-12\,\mathrm {\tfrac {Pa}{m}}$, siehe Barometrische Höhenformel.

Das Minuszeichen bedeutet: Beim Hochsteigen einer Treppe (positives $\Delta h$) nimmt der Druck ab (negatives $\Delta p$).

---

Ich habe das Beispiel als besonders lehrreich ausgewählt mit der Gegenläufigkeit der beiden Änderungen bei einem negativen Proportionalitätsfaktor. Den Proportionalitätsfaktor habe ich mit seiner Fundstelle belegt.

Nun hat ein bei WP bekannter Physiker darauf bestanden, wenn im Text auf den Artikel Barometrische Höhenformel verwiesen werden muss, in dem ausdrücklich die Nichtlinearität behandelt wird, dass diese Zusammenhänge explizit dargestellt werden müssen. Ich vertrete die Auffassung, die physikalischen Zusammenhänge sind meistens unhandlich kompliziert, und man beschränkt sich darauf, Wesentliches vereinfacht darzustellen. Am Beispiel Ohmsches Gesetz habe ich das ich unter "Diskussion:Proportionalität#Beispiel Luftdruck / revert durch user Saure" weiter ausgeführt.

So ziemlich jedes physikalische Gesetz ist eine Näherung. Wir leben von Modellen und Idealisierungen. Ausgerechnet die Barometrische Höhenformel ist ein Musterbeispiel, wie sie unter verschiedenen Annahmen hergeleitet wird, von denen im Artikel steht, dass sie nicht erfüllt sind. Die Höhenformel als Exponentialgesetz ist nichts anderes als eine Näherungsdarstellung.– Ferner: Bei Thermoelementen ist der Zusammenhang zwischen Thermospannung und Temperatur definiert durch Reihenentwicklung, teilweise bis zur 14. Potenz (DIN EN 60584). Aber kein Mensch, der sich auf ein $U_{\mathrm {th} }=k\cdot \Delta t$ beschränkt, macht das unter Herleitung aus der definierten Funktion, sondern er nutzt einfach die Proportionalität, wenn dieser Zusammenhang im Rahmen der fallweise erforderlichen Genauigkeit ausreicht.

Jener Physiker hat moniert, dass Begriffe wie "Geltungsbereich", "lineare Näherung" oder überhaupt "Näherung" im Artikel "Proportionalität" gar nicht vorkommen. Ich bin der Auffassung, dass im gegebenen Zusammenhang die Einschränkung "in erdnahen Schichten" den Geltungsbereich für den proportionalen Zusammenhang als Näherung ausreichend kennzeichnet. (Quantitatives zu "erdnahen Schichten" habe ich in der verlinkten Diskussion ausgeführt. Im Beispiel geht es vorsichtshalber nur um "Hochsteigen einer Treppe".)

Jener Physiker hat im Artikel "Proportionalität" noch eingefügt, dass die Proprtionalitätskonstante von der Temperatur und der Luftfeuchtigkeit abhängig ist. Auch dieses gehört nach meinem Erachten nicht in diesen Artikel. Nach meiner Beobachtung wird bei der Berufung auf das ohmsche Gesetz praktisch nie darauf hingewiesen, dass ein ohmscher Widerstand bei genauem Hinsehen noch mindestens von der Temperatur, der Spannung und der Frequenz abhängt.

Jener Physiker hält „aber anderes zu tun einfach für wichtiger als mich hier und so weiter zu streiten“. So wende ich mich an einen größeren Personenkreis, ob zum Lemma "Proportionalität" die von unserem Kollegen geforderte Ausführlichkeit des Beispiels angebracht oder gar erforderlich ist. --der Saure 11:20, 7. Jun. 2023 (CEST)

Stufe 4 im Phasenmodell der Eskalation. Danke, dass Du hier Hilfe suchst, wo es gerade beginnt, zu Win-Lose abzudriften.

3M:Reine Proportionalität ist, wie Du ja auch schreibst, etwas, das nur in Modellen (innerhalb derer Geltungsbereiche) und Theorien tatsächlich vorkommt. Daher ist es wichtig, dass die Grenzen der Proportionaliät im jeweiligen Kontext auch dargestellt werde, was Du mit der Erläuterung "in erdnahen Schichten" beabsichtigst. Genau genommen lässt sich ja jeder stetige nicht-lineare Zusammenhang auch mit Hilf der Taylor-Reihe ein "in erster Ordnung proportionalen Zusammenhang" betrachten. Das machen wir Physiker ja ständig, damit die Modelle überhaupt noch handhabbar aussehen.

Streng genommen könnte man also sogar eine Sinusschwingung als "um Null herum proportionale" oder "um $\pi /2$ konstante" Beziehung bezeichnen, was wörtlich zwar korrekt wäre, aber die Natur der Schwingung verfälscht. In diesem Fall, denke ich, solltet Ihr herausarbeiten, dass der von Dir geschilderte Zusammenhang eine zwar der Erfahrung nach praktikable aber in der Sache zu kurz greifende Beschreibung der nicht-linearen Zusammenhänge aus der barometrischen Höhenformel darstellt. Hilfreich wäre dazu auch kurz zu erläutern, warum die Effekte höherer Ordnung typischerweise nicht beobachtet werden (bspw. weil sie sich unterhalb des Auflösungsvermögens und/oder der Genauigkeit der Messinstrumente bewegen).

BTW - Benennungen im Stil "jener Physiker" tragen nicht zur Konfliktlösung bei. Ich würde bevorzugen, wenn Ihr beiden Euch in der Diskussion um die Sachfrage darauf hättet einigen können, WP:3M in Anspruch zu nehmen. Die WP:RP/QS ist eigentlich für Qualitätsmängel im Kategorienbaum der Physik zuständig. und dann sollten die Artikel auch mit dem QS-Baustein unter Benennung der Qualitätsmängel gekennzeichnet werden. --Alturand…D 14:40, 7. Jun. 2023 (CEST)

Unabhängig vom Rest der Diskussion: Proportionaliät hat man bei diesem Beispiel nur deshalb, weil man nicht die Größen Druck und Höhe als solche betrachtet, sondern deren Änderung. Damit verwischt man aber gerade die Besonderheit von Proportionalität gegenüber nur linearem Zusammenhang (und angesichts der Diskussion oben die Besonderheit von Proportionalität gegenüber bloßer Differenzierbarkeit). --Digamma (Diskussion) 21:23, 17. Jun. 2023 (CEST)

Genau! Deswegen wäre von vorneherein der hydrostatische Druck in Abhängigkeit von der Wassertiefe ein erheblich besseres Beispiel gewesen. Hat sich aber inzwischen erledigt. --Pyrrhocorax (Diskussion) 22:56, 17. Jun. 2023 (CEST)

Nach 10 Tagen Inaktivität des Fragstellers, denke ich, es ist Zeit dieses "Nicht-QS"-Anliegen zu archivieren.

--Alturand…D 19:48, 16. Jun. 2023 (CEST)

Ehrlich gesagt hatte ich auf weitere und gezieltere Meinungsäußerungen gehofft.

1. Muss bei einem in einem gewissen Teilbereich („In erdnahen Schichten“) gültigen proportionalen Zusammenhang zwingend darauf hingewiesen werden, dass der Zusammenhang außerhalb des Teilbereichs nichtlinear wird?
2. Muss bei jeder Angabe eines physikalischen Gesetzes angegeben werden, dass es nur näherungsweise gilt?
3. Muss bei jeder Angabe eines Proportionalitätsfaktors darauf hingewiesen werden, dass er noch von Parametern abhängt? Beispiel: Wird regelmäßig beim Hinweis auf die Proportionalität im ohmschen Gesetz auf die Temperaturabhängigkeit des Widerstands verwiesen?

Ausdrücklich: Es geht um ein physikalisches Beipiel im Artikel Proportionalität und nicht um einen Physikartikel. Euer Redaktions-Kollege besteht im Beispiel darauf, dass die Zusätze erforderlich sind, und folgendermaßen abgeändert.

---

Der Luftdruck ist abhängig von der Höhe über dem Meeresspiegel (siehe Barometrische Höhenformel). Für eine nicht zu große Höhenänderung $\Delta h$ ist die Druckänderung $\Delta p$ näherungsweise proportional zu $\Delta h$,

${\frac {\Delta p}{\Delta h}}=c$

Die Proportionalitätskonstante liegt in Bodennähe bei $c=-12\,\mathrm {\tfrac {Pa}{m}}$, sie ist schwach von der Temperatur und der Luftfeuchtigkeit abhängig. Außerdem nimmt sie mit der Höhe langsam ab, bei h=5 km etwa auf die Hälfte. Eine Proportionalität $\Delta p\propto \Delta h$ ist daher nur für geringe Höhenänderungen $\Delta h$ und auch dann nur näherungsweise gegeben.

---

Er bekräftigt das ultimativ mit: „Diese Zusammenhänge müssen imho explizit dargestellt werden, wenn das Beispiel im Artikel stehen bleiben soll.“ Dagegen meine ich, dass diese Einzelheiten an dieser Stelle das Beispiel und letztendlich jede physikalische Proportionalität ad absurdum führen. Dazu bitte ich weiterhin um Meinungen der physikalisch versierten Fachleute. --der Saure 11:09, 17. Jun. 2023 (CEST)

Okay, auch wenn das immer noch kein Qualitätsmangel des Artikels ist und auch auf der Artikeldisk ausdiskutiert werden könnte:

Ich kann an dem vorgeschlagenen Text nur wenig aussetzen. Höchstens das Wort "Bodennähe" wäre schwierig, weil man dann auch noch sagen müsste, dass der Boden in etwa auf einer Höhe von Normal-Null liegen muss.

Wie schon oben beschrieben, ist JEDER stetig differenzierbare Zusammenhang bei kleinen Änderungen "linear bis auf Effekte höherer Ordnung". Allein das Beispiel "Abnahme von $c$ auf die Hälfte bei 5km" drückt ja schon aus, dass "geringe Höhenänderungen" wirklich nur wenige 100m bedeuten, bevor der Fehler mehrere Prozent beträgt. Wenige hundert Höhenmeter liegen durchaus im alltäglichen Erfahrungsraum von Bergsteigern, Mountainbikern oder Gleitschirmfliegern. Darum ist die Nicht-Linearität aus meiner Sicht hier nicht nur theoretisch falsch sondern auch praktisch bedeutsam. --Alturand…D 13:56, 17. Jun. 2023 (CEST)

@Alturand: Auf meine drei Fragen möchtest du offenbar nicht eingehen.

Statt dessen wirfst du die Frage zur "Bodennähe" auf, die ich im Artikel zur Proportionalität nicht behandeln wollte. Aber dir gegenüber gehe ich darauf ein. Im Artikel Barometrische Höhenformel finde ich als Näherung für den Druckverlauf die Gleichung $p(h)=p(0)\mathrm {e} ^{-{\frac {h}{h_{s}}}}$ mit $h_{s}=8{,}4{\text{ km}}$. Die Tangentengleichung zu $h=0$ lautet $p(h)=p(0)\cdot (1-{\frac {h}{h_{s}}})$. Nach meiner Rechnung ist die Differenz zwischen beiden selbst in 1 km Höhe weniger als 0,7 %. Das ist besser als du vermutet hast. Da dürfte es keine Notwendigkeit geben, darauf hinzuweisen, dass „in erdnahen Schichten“ (so hatte ich geschrieben) die Proportionalität $\Delta p\propto \Delta h$ „nur für geringe Höhenänderungen $\Delta h$ und auch dann nur näherungsweise gegeben“ gilt,– zumal ich im Artikel als Beispiel zur Höhenänderung das „Hochsteigen einer Treppe“ angegeben hatte. --der Saure 10:59, 21. Jun. 2023 (CEST)

Korrekt, auf Deine drei Fragen möchte ich nicht eingehen. Ich sehe mich nämlich nicht in einer Position, zu entscheiden, was wer "Muss" und was nicht. Außerdem kann und möchte ich mich nicht auf eine Seite schlagen. Du rechnest ja schon richtig aber eben nicht das Richtige, sondern nur das näherungsweise (im Sinne einer Taylor-Reihe) Richtige an einer(!) Stelle, das an anderen Stellen eben ganz anders ist, und zwar auf nicht-lineare Weise anders. Das andere Problem, das wir diskutiert haben ist, dass jedes Modell (auch nicht-lineare) auch immer nur näherungsweise genau sind.

Wie schon @Pyrrhocorax erwähnte, wäre "der hydrostatische Druck in Abhängigkeit von der Wassertiefe ein erheblich besseres Beispiel gewesen", einfach weil es aufgrund der geringen Kompressibilität von Wasser weniger Möglichkeiten gäbe, es misszuverstehen, daran Haare zu spalten und sich über andere Wikipedianer aufzuregen, die es auch nur gut meinen. Ich habe jetzt gesagt, was aus meiner Sicht gesagt werden muss...Ich bin jetzt raus...Bevor es Dir schlaflose Nächte bereitet, mach doch mal 'ne Wikipause? --Alturand…D 18:13, 21. Jun. 2023 (CEST)

Wirbelstrombremse

Die Erklärung und Bildserie im Abschnitt "Entstehung der Wirbelströme" scheint mir äußerst Fragwürdig: a) Eine korrekte Erklärung wäre, dass ein sich veränderndes Magnetfeld B z.B. in x-Richtung nach der Lenzschen Regel einen Kreiststrom erzeugt, der dem Ursprungsfeld entgegen wirkt. Die Zerlegung in die abgebildeten Einzelschritte und mit der Lorentzkraft zu erklären ist falsch. Es gibt keinen einzigen Zwischenschritt in dem keine Kreisströme entstehen! Deswegen schlägt sich die Lenz'sche Regel, bzw. das Induktionsgesetz ja auch in den Maxwellschen Gleichungen nieder! Es ist das sich zeitlich verändernde B-Feld durch einen infinitesimalen Plattenabschnitt, welches ein E-Feld derart erzeugt, dass B das mit einem negativen Vorzeichen versehende Wirbelfeld von E ist.

b) Laut der Bilderreihe und den Erklärungen wird der Wirbelstrom nur am Rand der Kupferplatte erzeugt. Ist die Platte vollständig vor dem Magneten wird kein Wirbelstrom mehr erzeugt und die Platte bremst nicht mehr. Ein Blick auf das Bild zur Plattenwirbelstrombremse auf der selben Wikiseite zeigt jedoch: Hier gibt es gar keinen Rand (die Scheibe ist immer zu gleichen Anteilen im Magnetfeld) und trotzdem entsteht ein bremsender Wirbelstrom! Das ist also falsch! Hier resultiert die unter a) falsche Beschreibung in Erklärungsnot! --Verrain (Diskussion) 09:59, 4. Jul. 2023 (CEST)

Deine Erläuterung ist zwar korrekt, aber dafür sehr unverständlich. Zum Beispiel die Aussage, dass ein "sich veränderndes Feld einen Strom erzeugt, dessen erzeugtes Feld dem urprünglichen Feld entgegenwirkt" - das würde ja heißen, dass sowohl bei Zunahme als auch bei Abnahme des Felds das erzeugte Feld gleichgerichtet wäre. Ist es aber nicht. Die lenzsche Regel ihrerseits ist zwar Phänomen aber nicht pyhsikalische Ursache des Effekts.

Die Wirbelstrombremse erzeugt am Ende überall da einen Strom und eine Bremswirkung wo (bei Bewegung in $x$-Richtung) ${\tfrac {d^{2}}{dx^{2}}}B_{z}\neq 0$ ist. Das ist im einfachsten Fall des homogenen Magnetfelds nur genau an den Rändern so. Dass diese Ströme in der Platte ausgedehnt seien, ist allerdings eine haarsträubende Ungenauigkeit. --Alturand…D 21:33, 5. Jul. 2023 (CEST)

@Verrain, Schau Dir mal bitte den neuen Abschnitt "mathematische Herleitung" und den Disclaimer an der anschaulichen Herleitung an. Geht das Deiner Meinung nach so? --Alturand…D 23:12, 5. Jul. 2023 (CEST)

Hallo @Alturand, @Verrain, der Disclaimer reicht nicht aus, denn die Darstellung enthält Fehler. Ich werde demnächst den fraglichen Abschnitt, "Entstehung der Wirbelströme" Bildserie, aus dem Artikel entfernen, es sei denn, dass hier jemand begründete Einwände hat. --ArchibaldWagner (Diskussion) 09:24, 8. Jul. 2023 (CEST) - Durchsteichen am ArchibaldWagner (Diskussion) 11:37, 10. Jul. 2023 (CEST)

Sind wir uns wirklich sicher, dass der neue Abschnitt mit der 3. raeumlichen Ableitung korrekt ist? Das schaut irgendwie falsch aus, so von der Intuition her. --Blaues-Monsterle (Diskussion) 00:23, 9. Jul. 2023 (CEST)

Also

${\begin{aligned}&-\nabla \times E=\partial _{t}B=(v\cdot \nabla )B\\&\Rightarrow (a\cdot \nabla )B+(v\cdot \nabla )^{2}B=-\nabla \times \partial _{t}E=\nabla \times (\nabla \times B)\end{aligned}}$

haette ich naiv gerechnet. Vermutlich ist das falsch, da irgendetwas fancy bei der Trafo ins bewegte Bezugssystem geschieht. Was mich mit der 3. Abl. stoert, ist, dass wir damit jedes beliebige Vorzeichen in der Kraft hinbekommen. --Blaues-Monsterle (Diskussion) 00:52, 9. Jul. 2023 (CEST)

Mir sieht das aus, als würden hier das vorgegebene Feld B und das durch die Ströme induzierte Feld B vermischt, was zu Chaos führt. --ArchibaldWagner (Diskussion) 09:10, 9. Jul. 2023 (CEST)

Danke, das dürfte der Denkfehler von meiner Seite aus gewesen sein. --Blaues-Monsterle (Diskussion) 16:37, 10. Jul. 2023 (CEST)

Ich denke, dass auch dieser Abschnitt falsch ist. Beim kurzen Überfliegen habe ich gesehen, dass dort gleich zu Beginn ein zeitlich verändertes Feld vorausgesetzt wird:

»Gemäß dem Induktionsgesetz erzeugt ein sich zeitliche veränderndes Magnetfeld der magnetischen Flussdichte mit ${\vec {B}}$ mit ${\tfrac {d}{dt}}{\vec {B}}\neq 0$ «

Weiter unten wird dann auf ein stationäres Feld eingegangen aber dort steht: »Ein Wirbelfeld wird also überall dort induziert, wo sich die Leiterplatte in einem räumlich nicht homogenen Magnetfeld bewegt.« was auch nicht vorausgesetzt werden muss.

Die Bremse funktioniert aber auch im homogenen statischen Feld!

Hier zwei Quellen, in denen ich eher eine richtige Darstellung der Theorie sehe:

• Versuchsbeschreibung von der Uni Ulm 2020 siehe dort den Anhang. Zur Theorie der Wirbelstrombremse. Dort wird auf übliche vereinfachende Erklärungen eingegangen. Anschließend eine ausführlichere Erklärung mit "durch die Lorentzkraft influenzierten Ladungsdichten", die für drei verschiedenen Magnetfeldverteilungen eingehender betrachtet wird. Es wird allerdings nicht der Fall einer sich vollständig im Magnetfeld befindlichen frei fallenden Platte dargestellt ("Influenzladungen" am Plattenrand, hier dürfte sich eine in etwa konstante Fallgeschwindigkeit einpendeln).
• und Versuch an der Uni Stuttgart 2023 hier wird es recht einfach erklärt.

--ArchibaldWagner (Diskussion) 06:57, 9. Jul. 2023 (CEST) - Durchstreichen ArchibaldWagner (Diskussion) 11:37, 10. Jul. 2023 (CEST)

Nein, das mit der dritten Ableitung stimmt nicht. Mir sind wohl die Gedanken durchgegangen...Sorry. Ich baus mal gleich wieder aus.

Dass eine Wirbelstrombremse im räumlich und zeitlich homogenen Magnetfeld funktioniert halte ich für falsch. Voraussetzung für den Wirbelstrom ist, dass er überhaupt induziert wird, also dass ein elektrisches Feld "ausgegelichen" wird, beim "Wirbel"strom also $0\neq \nabla \times {\vec {E}}={\tfrac {d}{dT}}{\vec {B}}$ Wo sollte sonst die Rotation des E-Felds herkommen?

Das mit der Lorentz-Kraft bleibt natürlich wahr, führt aber über den Hall-Effekt nur zu einem statischen E-Feld dessen Potentialunterschied bspw. beim Reed-Kontakt ausgenutzt wird. Bloss einen Wirbelstrom gibt es nicht. Wo sollte der auch gegen das aufgebaute Potential zurückfließen? --Alturand…D 14:35, 9. Jul. 2023 (CEST)

Im Feynman steht: ”The viscous character of the force is seen even more clearly if a sheet of copper is placed between the poles of the magnet of Fig. 16–10 and then released. It doesn’t fall; it just sinks slowly downward. The eddy currents exert a strong resistance to the motion—just like the viscous drag in honey.“ Aufgrund dieses Textes hatte ich die folgende Überlegung.

Wenn eine vollständig im homogenen Magnetfeld befindliche Platte mit konstanter Geschwindigkeit bewegt wird, gibt es keine Ströme, wenn aber die Platte beschleunigt wird, nimmt die Lorentzkraft zu, damit müssen Ladungen wandern, um das kompensierende elektrische Gegenfeld (Hallspannung) wieder einzustellen, damit gibt es eine von der Beschleunigung abhängige Gegenkraft.

Diese nur von Geschwindigkeitänderungen abhängigen Kräfte dürften um Größenordnungen kleiner sein und werden wohl nicht zu der Wirbelstrombremskräften gerechnet. Insofern habe ich mich hier geirrt! Feynman schreibt leider nicht explizit, dass die Platte über die Grenzen des Magnetfeldes herausreichen sollte. Doch der Hinweis auf deutlich geringere Kräfte bei Lammelierung - ”several narrow slots cut in it“ - bedeutet, dass die Ströme zur Änderung der kompensatorischen Hallspannung und das damit verbundene Gegenfeld deutlich kleiner sind.

Also meine Argumentation mit dem im homogenen Feld ist nicht richtig. --ArchibaldWagner (Diskussion) 16:25, 9. Jul. 2023 (CEST)

Ich glaube, das Thema ist recht komplex, denn die beiden verlinkten Versuchsbeschreibungen arbeiten mit genau der Lorentzkraft-Herleitung aus der Bildserie, bei der die Elektronen im Leiter (auch im homogenen) B-Feld beschleunigt werden und es in dieser Versuchsanordnung auch im homogenen B-Feld keine Gegenkraft von der vierten Seite des Rechteckleiters gibt, weil der Stromkreis ausserhalb des B-Felds geschlossen wird. --Blaues-Monsterle (Diskussion) 17:06, 9. Jul. 2023 (CEST)

Nur als Ergänzung hier eine Abituraufgabe "Fallender Leiterrahmen" (inklusive Lösung) zum Thema. --ArchibaldWagner (Diskussion) 17:19, 9. Jul. 2023 (CEST)

@Alturand, @Verrain, die Bestimmung der EMK über die Änderung des magn. Flusses ist zwar bei dünnen Drähten brauchbar, aber bei räumlichen ausgedehnten Leitern, wie etwa bei einer Wirbelstrombremse kann sie zu falschen Ergebnissen führen, siehe feynmanlectures II 17-2 Exceptions to the “flux rule. Am einfachsten dürfte die Analyse in einem Bezugssystem sein, in welchen das Magnetfeld ruht, und dann von der Lorentzkraft mit ergänzenden Materialgleichungen ausgegangen wird. --ArchibaldWagner (Diskussion) 08:41, 10. Jul. 2023 (CEST)

Ich empfehle als Lektüre zum Thema: Feynman-Lectures Band II Kap 16-3 "Forces on induced currents" inklusive einer Erklärung der Wirbelströme, eddy currents, ganz ohne Formeln und m.E. gut verständlich. Dann noch der Hinweis: eine genauere Analyse der Kräfte zwischen dem leitenden Material und dem Material des Magneten wird in den Lehrbüchern meist unterschlagen; bekannt ist ja, dass ein Magnetfeld keine Arbeit leistet. Zu erklären, dass dann doch Kräfte auftreten, die Arbeit leisten, bedarf einiger Annahmen über die Wechselwirkung der internen Ladungsträger mit den Trägermaterial, eine Betrachtung hierzu findet ihr etwa in dem Lehrbuch "Einführung in die Grundlagen der Theoretischen Physik" Band 2 (Bertelsmann Düsseldorf 1973) von Günther Ludwig und zwar verteilt über VIII § 6.5 "Das Dynamo Prinzip" und § 8.2 "Die Kraftwirkungen auf stromdurchflossene Leiter" S 247. Ähnliches hierzu findet sich bei Feynman Kap 15-2 "Mechanical and electrical energies"]. – Vielleicht helfen diese Hinweise jemanden, die Darstellung im Artikel zu verbessern. --ArchibaldWagner (Diskussion) 11:21, 6. Jul. 2023 (CEST)

Nachtrag: Ich kann die Bedenken von @Verrain nachvollziehen, auch mich verwirrt diese Darstellung dort mehr als sie mir hilft. Sollten wir den Abschnitt mit der Bilderserie nicht ganz streichen? M.E. reicht der Verweis auf die Lenzsche Regel aus. --ArchibaldWagner (Diskussion) 13:06, 6. Jul. 2023 (CEST)

Weitere Nachforschungen: Der fragliche Abschnitt "Anschauliche Herleitung" wurde im 1. Quartal 2012 von einem Benutzer Felix Lentes eingefügt; siehe Diff 2012. Die gleiche Darstellung findet sich auf der privaten Website modellachterbahn.de->Bahn1-Bremse und ist unter Weblinks("Wirbelstrombremse. Das Funktionsprinzip") als Link eingetragen. Die Website ist für Technik-Fans sicher interessant, es war wohl ein Projekt im Rahmen von "Jugend forscht"; ich halte sie aber nicht für eine reputable Quelle für allg. Erklärungen hier bei Wikipedia. M.E. ist die Darstellung fehlerhaft und nicht gut belegt, wir sollten sie daher aus dem Artikel entfernen. - Der Link könnte als Beispiel für eine Wirbelstrombremse im Hobby-Modellbau durchaus erhalten bleiben. --ArchibaldWagner (Diskussion) 09:38, 7. Jul. 2023 (CEST) Druchsteichen am ArchibaldWagner (Diskussion) 11:37, 10. Jul. 2023 (CEST)

@Alturand eine Formel für die Bremskraft muss m.E. zwingend die elekrische Leitfähigkeit des Materials enthalten, die kann ich in deinem Ansatz nicht erkennen.

Der Abschnitt, Theorie zur Wirbelstrombremse - Vorbetrachtung und Formulierung des Problems, in der Versuchsbeschreibung der Uni-Ulm kommt einer quantitativen Beschreibung am nächsten, was ich im Zusammenhang mit dieser Diskussion gelesen habe und was über die einfache Erklärung mit der Lenzschen Gesetz hinaus geht. Die konkreten Modell-Rechnungen in diesem Papier setzen allerdings eine Unabhängigkeit der "influenzierten Ladungsdichte" in z-Richtung voraus, was in der Realität nicht gegeben ist, das Material der Scheibe ist in z auf ein schmales Intervall begrenzt; außerhalb der Scheibe gibt es keine Ladungen. Wir könnten den allgemeinen Teil Theorie übernehmen, aber kaum was von den Modellen. Wahrscheinlich bleibt hier nur der Satz aus der Beschreibung des Versuchs an der Uni-Stuttgart: ”Eine exakte Berechnung der Wirbelströme und der auftretenden Kräfte erfordert eine aufwändige numerische Integration“. --ArchibaldWagner (Diskussion) 18:21, 10. Jul. 2023 (CEST)

Es gibt zwei Effekte: Induktion eines Stromes, Joulesche Wärme und dadurch Energieverlust im System. Das dürfte den Großteil der Bremskraft ausmachen. Der zweite ist: Entstehung eines magnetischen Dipols und Kraft auf den Dipol durch das B-Feld, was Alturand behandelt. Das dürfte für alle praktischen Anwendungen der Wirbelstrombremse vernachlässigbar sein. --Blaues-Monsterle (Diskussion) 20:19, 10. Jul. 2023 (CEST)

Keine Ursache, mal abgesehen von der Energiebilanz. Auf welche Weise/durch welchen Mechanismus bewirkt der fließende Strom eine mechanische Abbremsung, wenn nicht über die Dipolkräfte? Ich denke ja, dass Arbeit gegen die Dipolkräfte die Bremsarbeit ist... --Alturand…D 20:59, 10. Jul. 2023 (CEST)

Die Wirkung der Wirbelstrombremse hängt, wie immer wieder demonstriert, von der Leitfähigkeit des Materials ab. Letztlich bestimmt sie, wie groß die induzierten Ströme und damit die Stärke der induzierten Dipolkräfte sind.

Wie ein Kraftschluss zwischen dem Leiter und der statischen Magnetspule zustande kommt, kann man auch wieder bei Ludwig Band 2 VIII § 8.2 "Kraftwirkung auf stromdurchflossene Leiter" nachlesen. Die Problematik wird aber auch z.B. im Anhang von H. Callen "thermodynamics" "Magnetic Systems" S 479 angesprochen, denn sie spielt eine große Rolle bei der Berechnung der gesamten Energie von magnetischen Systemen, hier gibt es leider viele Missverständnisse. --ArchibaldWagner (Diskussion) 21:41, 10. Jul. 2023 (CEST) - Weiter oben hatte ich auch auf Feynman z.B. Kap 15-2 "Mechanical and electrical energies"] hingewiesen. ArchibaldWagner (Diskussion) 06:58, 11. Jul. 2023 (CEST)

@ArchibaldWagner: Die Wirbelstrombremse funktioniert im homogenen Magnetfeld weil Teile des (notwendigerweise) leitenden Materials in das Magnetfeld hineinbewegt werden. Damit steigt der z.B. eine Scheibe senkrecht durchsetzende Magnetfeldanteil, bzw. sinkt an den Stellen, an denen sich Teile des leitenden Materials aus dem homogenen Magnetfeld herausbewegen. Dafür wird kein tatsächlich berandetes Gebiet benötigt (wie die beanstandete Erklärung vermuten ließ). Zur Erklärung müssen infinitesimal kleine Gebiete herangezogen werden, durch die das Magnetfeld sich ändert. Für eine makroskopische Aussage muss die Änderung des magnetischen Flusses berechnet werden, den ich durch Integration der magnetischen Flussdichte B über das gerichtete vektorielle Flächenelement ${\text{d}}{\vec {A}}$ erhalte. Gerichtet meint hierbei den Fluss senkrecht durch die Fläche. Infinitesimal schaue ich mir natürlich nur die Änderung der magnetischen Flussdichte B mit der Zeit an. Und hier gilt nach dem Induktionsgesetz (eine der 4 Maxwellgleichungen), dass ein sich veränderndes B-Feld lokal ein E-Feld derart erzeugt, dass das die Ableitung des B-Felds nach der Zeit das Wirbelfeld des E-Felds mit umgekehrten Vorzeichen ist. Das ist an der Stelle etwas verwirrend. Da wir im physikalischen Jargon vom von einem Wirbelstrom reden, der hier durch das sich ändernde B-Feld entsteht. Im mathematischen Jargon ist jedoch das sich ändernde B-Feld das Wirbelfeld, da die Rotation auf E angewendet wird, also $\nabla \times {\vec {E}}=-{\frac {\partial B}{\partial t}}$, dabei entspricht das Minus gerade der Lenzschen Regel. Angewendet auf die Wirbelstrombremse bedeutet dies also: In dem Augenblick, in dem sich ein Flächenelement dA in das senkrecht dazu gerichtete homogene Magnet Feld B hineinbewegt, wird eine Kreisstrom derart erzeugt, dass das vom Kreisstrom erzeugte Magnetfeld der ursprünglichen Änderung entgegenwirken muss. Das bedeutet dass das dA daran gehindert wird, weiter in das Magnetfeld einzutreten (bzw. herauszutreten). Was passiert anschaulich? Sagen wir das Flächenstück dA liegt in der x-y-Ebene, und B ist entlang der z-Richtung gerichtet (Nordpol zeigt in +z Richtung und Südpol in -z Richtung). In dem Augenblick in dem dA in das Magnetfeld eintritt wird ein Kreisstrom induziert, der ein Magnetfeld erzeugt, dass ebenfalls derart gerichtet ist, dass der Nordpol in +z Richtung zeigt und der Südpol -z Richtung. Das dies eine Abstoßung zur Folge hat könnt ihr überprüfen in dem ihr 2 gleichgerichtete Stabmagneten aneinander haltet, also so hier: https://www.homofaciens.de/bilder/technik/magnetic-field_08_400x454.gif. Noch einmal: Es gibt keinen Zwischenschritt in dem keine Kreisströme induziert werden. Die Bilderserie hat meiner Erachtens nur einen einzigen Haken: Es wird hier nicht über infinitesimal kleine Bereiche gesprochen. Aber wenn das getan wird, macht die Erklärung mit unterschiedlichen Effekten (Elektronen bewegen sich an Stelle A nach "oben" und an Stelle B nach "unten") in unterschiedlichen Raumbereichen keinen Sinn mehr. Ich überlasse es euch, dies in leicht verdauliche Sprache zu übersetzen ^^. --Verrain (Diskussion) 12:30, 12. Jul. 2023 (CEST)

P.S.: Wäre das Material nicht leitend, würde trotz induzierter Spannung kein Wirbelstrom ausgelöst werden. --Verrain (Diskussion) 12:35, 12. Jul. 2023 (CEST)

Hallo @Verrain u. @Alturand, ich verweise wiederholt auf feynmanlectures II 17-1/2 Exceptions to the “flux rule". Bei Feynman 2( Kap. 15,16,17) wird recht gut beschrieben, wie die Maxwell-Gl. und die Lorentzkraft zusammenspielen, wie sich daraus in bestimmten Anwendungsfällen die Flussregel zur Bestimmung einer Spannung $U$ benutzen lässt.

Die Kraft auf eine Ladung ist, ${\vec {F}}=q{\vec {E}}+q{\vec {v}}\times {\vec {B}}$ - je nach Bezugssystem, ist nur ein Magnetfeld B oder auch ein induziertes Feld E zu berücksichtigt. Die Flussregel (für die Spannung) ist eine nützliche Rechenregel (z.B. bei dünnen Drähten), die sich für bestimmte Konfigurationen aus den Maxwell Gl. und der Lorentzkraft herleiten lässt, in Zweifelsfällen sollte man für die stromerzeugenden Kräfte immer auf die differentiellen Maxwellgleichungen und die Lorentzkraft zurückgreifen.

Da die versch. Darstellungen in vielen Lehrbücher bzgl. induzierter Spannungen leider leicht zu Missverständnissen führen können, will ich hier aus dem Ludwig (1973) VIII § 6.5 (das Dynamo-Prinzip) zitieren: ”Auf den ersten Blick scheint es trivial zu sein, das Dynamo-Prinzip ohne ... zu erklären, denn das in $ 2.5 diskutierte Induktionsgesetz scheint doch unmittelbar unsere Frage zu beantworten: mit dem in .. definierten ${\vec {E}}_{s}$ integriert man ... von der Stelle 1 zur Stelle 2 und definieren ... als die Spannung $U$ zwischen den beiden Polen 2 und 1. .... Dass die obige Ableitung von (6.5.1) bedenklich ist, folgt schon daraus, dass in der Ableitung von (6.5.1) nichts über das Material der bewegten Spule eingegangen ist, obwohl es doch experimentell so ist, dass zwischen 1 und 2 (den Spulenenden) nur eine Spannung auftritt, wenn die Spule aus einem elektrisch leitenden Material besteht; besteht die Spule dagegen aus einem Isolator, so tritt auch keine Spannung zwischen 1 und 2 auf.“

Dein Post Script zeigt ja letztlich die Einsicht, dass ohne Leiter kein Strom und damit kein Magnetfeld entsteht, das dem ursprünglichen entgegenwirkt. --ArchibaldWagner (Diskussion) 14:59, 12. Jul. 2023 (CEST)

Auch von mir ein P.S.: zu dem berandeten Gebiet (Leiter vollständig im homogenen Magnetfeld), meine geänderte Meinung hierzu kommt von der Vorstellung, dass die induzierten Ströme dann schnell nahezu zur Ruhe kommen, wenn sich eine kompensatorisches elektrischen Feld aufbaut. Ist der Leiter deutlich kleiner als der Bereich des homogenen Feldes, so werden die Ströme durch das sich aufbauende elektrische Gegenfeld stark behindert, damit auch die Bremskraft (ich vermute deutlich) kleiner. Die berechneten Feldverteilung in den Modellen (Versuchsbeschreibung Uni-Ulm) zeigen, dass die Verläufe nicht den intuitiv erwarteten Verteilungen entsprechen müssen, hier spielt die Geometrie eine erhebliche Rolle. Die geschlitzten Bleche in Wirbelstromversuchen, bzw. die Anordnung der statischen Magnetfelder in technischem Geräte haben oft eine drastische Auswirkung auf die Bremskraft. Leider sind mir hier keine einfachen analytischen Darstellungen bekannt. Wäre schön hier, von Erfahrungen eines Praktikers zu hören, der sich mit der Design von Wirbelstrombremsen befasst hat. Wo sind hier unsere Wiki-Ingenieure von der Abteilung Wirbelstrombremse? --ArchibaldWagner (Diskussion) 15:27, 12. Jul. 2023 (CEST)

Wir sprechen hier doch von zwei verschiedenen Phänomenen:

- Induktion: beim Ein- und Austritt des Leiters, bzw allg. Bewegung im inhomogenen Magnetfeld wird wegen des Induktionsgesetz ein "ringförmiges" elektrisches Feld erzeugt, das der Wirbelstrom versucht auszugleichen. Je nach Leitfähigkeit des Materials ist der Wirbelstrom stärker oder schwächer. Das von ihm wiederum induzierte Magnetfeld ist dem induzierenden entgegengesetzt, so dass die Dipolkräfte der Bewegung entgegenwirken.

- Hall-Effekt (das ist die kritisierte, bebilderte Erklärung): bei Bewegung des Leiters im Magentfeld (auch homogen) entsteht ein Potentialunterschied zwischen den Kanten des Leiters, der ebenfalls durch einen Strom ausgeglichen werden kann. Dieser Strom kann, muss aber nicht, in der Ebene senkrecht zum induzierenden Magnetfeld fließen und dadurch ebenfalls der Bewegung entgegenwirken. Dafür ist aber ein Stromschluss zwischen den Rändern des Leiters nötig und es ist streng genommen kein Wirbelstrom.

Für mich ist damit klar: die bebilderte Erklärung beschreibt NICHT die Wirbelstrombremse sondern eine Magnetbremse, die mit Hilfe des Hall-Effekts bremst, selbst wenn durch die hier speziell gewählte Anordnung des Stromschlusses hier auch(!) ein Wirbelstrom induziert wird und zusätzlich der Bewegung entgegenwirkt. Quasi das richtige Phänomen (Strom in der Ebene senkrecht zum induzierenden Magnetfeld) mit der falschen Ursache erklärt und den Fehler durch eine spezielle (also eine zusätzliche Einschränkung) Anordnung kompensiert. --Alturand…D 17:45, 12. Jul. 2023 (CEST)

Nee das tun wir nicht! Ich empfehle wiederholt Feynman kap.17 The Laws of Induction, insbesondere 17.1 und 17.2. --ArchibaldWagner (Diskussion) 19:01, 12. Jul. 2023 (CEST)

Ich habe zur Zeit eher die Formeln in der "Mathematische Herleitung" im Blick und mir fehlt da die Materialeigenschaft. Betrachte einmal eine Dynamomaschine an der eine hohe Last hängt, da gibt es die Rückwirkung auf dem Antrieb des Dynamos über den Strom im Dynamo. Von der Physik ist das ziemlich ähnlich der Wirbelstrombremse, nur dass beim Dynamo der Strom ordentlich in Drähten geführt wird (bekannte Geometrie). Auch beim Dynamo bilden sich Ladungsstaus bzw. elektrische Gegenfelder. Bevor wir uns um die anschauliche Erklärung kümmern, sollte die "mathematische Herleitung" verständlich und korrekt sein. --ArchibaldWagner (Diskussion) 22:28, 12. Jul. 2023 (CEST)

In dem Abschnitt Wirbelstrombremse#Mathematische_Herleitung sehe ich folgende Probleme:

• $\nabla \times {\vec {E}}=-{\tfrac {d}{dt}}{\vec {B}}$ dieses ist ungewöhnlich, die entspr. Maxwell-Gleichung lautet: ${\vec {\nabla }}\times {\vec {E}}=-{\frac {\partial {\vec {B}}}{\partial t}}$ Hier steht eine partielle Ableitung nach der Zeit!
• Die Ableitung von E empfinde ich als recht ungewöhnlich, ich kann das nicht nachvollziehen.
• In dem Proportionalzeichen ${\vec {j}}\sim {\vec {E}}$ verbirgt sich die Leitfähigkeit des Materials.
• Die angebene Formel für die Kraft kann ich ebenso nicht nachvollziehen. - In Lehrbüchern der Elektrodynamik finde ich: bewegt sich eine Leiterschleife in einem inhomogenen Magnetfeld einer anderen Leiterschleife, so kann das genähert als ein sich bewegender Dipol in einem inhomogenen Magnetfeld betrachtet werden. In Büchern finde ich, dass einer Verschiebung einer Leiterschleife in dem Magnetfeld einer anderen Leiterschleife (bei konstantem Strom in beiden Schleifen), die Zunahme der mechanischen Energie pro Zeiteinheit gleich der Zunahme(!) der integralen magnetischen Feldenergie, $\int {\vec {B}}^{2}dV$ist - Die Arbeit zur Erhöhung der Feldenergie wird durch die beiden "Konstantstromquellen" aufgebracht, die jeweils den Strom durch die Leiterschleifen treiben.

In Summe diese "Mathematische Herleitung" wirft für mich mehr Fragen auf, als dass sie mir weiterhilft. --ArchibaldWagner (Diskussion) 12:13, 13. Jul. 2023 (CEST)

Okay, danke fürs Insistieren auf die Feynman-Lektüre. Ich las folgendes:

• In dem Fall, dass durch Bewegung eines (geraden) Leiterstücks in einem Magnetfeld sich die Fläche einer (rechteckigen) Leiterschleife ändert, ist der erzeugte Potentialunterschied zwischen den beiden Leiterschleifen unabhängig davon, ob man die "Flussregel" $\oint {\vec {E}}d{\vec {s}}={\frac {\partial }{\partial t}}\int _{A}({\vec {B}}\cdot {\hat {n}})\,da$ oder die "Lorentzkraft" ${\vec {E}}={\vec {v}}\times {\vec {B}}$ zur Berechnung verwendet, nämlich $\epsilon =L\cdot {\tfrac {dx}{dt}}\cdot B=$
• "One can prove, in general, that for any circuit whose parts move in a fixed magnetic field the emf is the time derivative of the flux, regardless of the shape of the circuit." - Die "Flussregel ist universal, wenn sich eine Leiterschleife beliebiger Form in einem statischen Magnetfeld bewegt."
• Es gibt zwei Ausnahmen zur Flussregel:
  1. "when there is no wire at all": da lese ich, dass der induzierte Potentialunterschied nicht davon abhängt, dass eine geschlossene Leiterschleife vorliegt.
  2. "the path taken by induced currents moves about within an extended volume of a conductor.": wie in 17-2 dargestellt, gibt es einen Potentialunterschied auch dann wenn der Strompfad durch das Material beweglich ist. Feynman schreibt dazu, dass sich zwar der Fluss durch die Leiterschleife nicht ändert, wohl aber das Material, das die Leiterschleife bildet.
  3. In 17-3 zeigt er ein Beispiel, bei dem die Flußänderung ausschließlich durch eine Änderung der Geometrie des Stromflusses bedingt ist. In der Erklärung zu (2) und (3) schreibt er: "It [The Flux-Rule] must be applied to circuits in which the material of the circuit remains the same."

Wenn ich mir 17-2 als nächste Analogie zur Wirbelstrombremse anschaue, dann sehe ich nicht, dass die Flussbetrachtung und die Lorentzbetrachtung für das E-Feld widersprüchlich sein müssen. Unter der Annahme, dass die Flussbetrachtung zu jedem Zeitpunkt für jeden Pfad in der Leiterscheibe gilt, wird bei der Annäherung an den Stabmagneten ein E-Feld induziert, im Durchgang eines in die entgegengesetzte Richtung, und bei der Entfernung von ihm wieder in die ursprüngliche. Zum Ausgleich gibt es zwei Kreisströme innerhalb der Scheibe: einen mit dem Wirbel bei Annäherung an und den anderen bei der Entfernung vom Stabmagneten. --Alturand…D 19:36, 13. Jul. 2023 (CEST)

Man kann die Flussbetrachtung als eine Integeralform von einer der Maxwellgleichung sehen, insofern gilt sie allgemein. Aber sie ist erst einmal nur eine Beziehung zwischen dem ${\vec {E}}$- und ${\vec {B}}$-Feld. In dem Moment wo man damit Spannungen berechnet, um daraus wieder Bewegungen zu bestimmen, ist Achtsamkeit gefordert. Natürlich kann man immer Wegintegrale berechnen, was diese aber konkret bedeuten, ist eine andere Geschichte; das elektrische Potential ist erst einmal nur in der Elektrostatik für rotationsfreie Felder definiert, bei dynamischen Anwendungen kann schnell einiges schief gehen, insbesondere wenn man von einem elektrischen Feld alleine in einem räumlich ausgedehnten Material auf die Verteilung der Ströme schließen will. Hier bitte den Weg über die Lorentzkraft wählen, es sei denn die Zwangskräfte auf die in einem Draht geführten Ladungsträger bewirken, dass die Ladungen sich schön entlang des betrachteten Weges bewegen müssen.

Weiter: auch weckt der Begriff Wirbelfeld schnell voreilig die Vorstellung von zirkularen Feldlinien und gar Ringströme, man hüte sich - auch ein parallel gerichtetes ${\vec {B}}$-Feld, dessen Betrag z.B. senkrecht zur Feldrichtung langsam anwächst hat eine nicht verschwindende Rotation. Auch die Wirbelströme müssen trotz ihres Namens alles andere als geschlossene Ringe sein, leider sind die Lösungen meist komplex und lassen sich kaum analytisch darstellen, siehe die 3 Modelle in der Versuchbeschreibung der Uni-Ulm.

Nun läuft der Meinungsaustausch hier schon einige Tage, auch mir hat er genutzt, mein etwas angestaubtes Wissen aus der Elektrodynamik wieder einmal etwas abzustauben und aufzufrischen, insofern geht mein Dank an alle Mitdiskutanten. Verbunden mit der Hoffnung, dass einer die Zeit findet mit dem noch frischen Wissen, dass Lemma etwas zu verbessern, inklusive von Links auf einige der gefundenen Dokumente im Internet. --ArchibaldWagner (Diskussion) 21:29, 13. Jul. 2023 (CEST)

Disclaimer oder nicht Disclaimer?

Im Sinne der Verbesserung des Artikels: Von meiner voreilig eingebrachten mathematischen Herleitung ist noch der Disclaimer vor der Bilderserie übrig geblieben. Ich halte ihn (auch angesichts der hiesigen Diskussion) für zweckmäßig und nach wie vor richtig. Kann der so bleiben? Sollten wir auf die Näherung "homogenes und scharf begrenztes Feld" ausdrücklich eingehen?--Alturand…D 12:22, 16. Jul. 2023 (CEST)

Beschreibung mit Hilfe der Flussgleichungen ?

Sollten wir eine Beschreibung mit Hilfe der Flussgleichungen in dern Artikel aufnehmen. Also meine "mathematische Herleitung" aber in gut?--Alturand…D 12:22, 16. Jul. 2023 (CEST)

Wir sollten nur dann eine analytische Betrachtung in den Artikel aufnehmen, wenn die Herleitung bzw. das Modell durch Literatur belegt ist. Von dem was hier diskutiert wurde, sehe ich das nur bei der Versuchsbeschreibung der Uni-Ulm und zwar nur die einfache Abschätzung. Ich habe einmal nach eddy current brake/theory bei scholar.google geschaut, da wird schnell klar, dass Berechnungen zu Wirbelströmen und Wirbelstrombremse praktisch immer komplex sind, selbst für einfache Geometrien: Mini Review on Eddy Current Brakes Parameter, Eddy Current Approximation of Maxwell Equations, Wirbelströme zur zur Materialprüfung --ArchibaldWagner (Diskussion) 16:38, 16. Jul. 2023 (CEST)

Verbesserung der anschaulichen Erklärung

Welche Fehler/Unklarheiten sollten an der anschaulichen Herleitung verbessert werden?--Alturand…D 12:22, 16. Jul. 2023 (CEST)

Wenn man sich die Mühe für eine neue grafische Darstellung eines einfachen Modells (z.B. Kreisscheibe) machen will und den Text dazu kompakter aber verständlich formuliert, wäre das evtl. hilfreich. Vielleicht noch einmal in der Literatur suchen, ob es einfachere und richtige erklärende Bilder gibt. Eine m.E. fast brauchbare (es fehlt leider der sich mit Winkel änderte Betrag der Magnetfeldstärke - der gezeichnete Bereich betrifft den Eintritt oder den Austritt aus dem Magnetfeld) und kurze Darstellung habe ich in meinem guten alten Pohl "Elektizitätslehre" 19. Aufl. (1963) am Ende von § 66 "Die Regel von Lenz" S 85-86 gesehen, mit einer leicht fassbaren einfachen grafischen Darstellung, dort . Allerdings fehlt bei der Pohlschen Darstellung, dass von Null verschiedene Ladungsdichte entstehen, die ein zusätzlich rücktreibendes E-Feld erzeugen.

Das aktuelle Bild "Plattenwirbelstrombremse" im Lemma halte ich für problematisch, weil es von geschlossenen Ringströmen I ausgeht. Bei Pohl lese ich dazu: ”Beide Bewegungen überlagern sich und geben als Bahn der Wirbelströme Zykloiden.“ - das dürfte der Wahrheit näher kommen. --ArchibaldWagner (Diskussion) 17:14, 16. Jul. 2023 (CEST)

Siegfried Matthies

Biographischer Artikel, unbelegt umd mit starkem WP:Interessenkonflikthintergrund Bitte Relevanzbeurteilung und Bearbeitung oder LA. Danke! --Lutheraner (Diskussion) 18:06, 3. Aug. 2023 (CEST)

Relevanz scheint mir angesichts des breiten Outputs und der Professur an der Akademie der Wissenschaften der DDR gegeben; die müsste aber noch belegt werden so wie auch die gesamte Biographie; die verkürzten Einzelnachweise ließen sich wohl vervollständigen (ein paar hab ich überprüft), aber erstmal müssen Belege für den kern des Artikels (Biographie, Akademiemitgliedschaft, Übersetzun v Landau-Lifschitz) her. Ausserdem wäre der Abschnitt "Leben" besser zu strukturieren (aufspalten oder Unterabschnitte) --Qcomp (Diskussion) 20:18, 3. Aug. 2023 (CEST)

ein wesentlicher Beitrag Matthies' waren wohl seine Algorithmen zur "Texturanalyse". Wenn sich jemand mit (Kristallographie- oder Geophysik-)Fachkenntnissen den Absatz dazu noch genauer anschauen könnte, wäre es sehr hilfreich. Was sind die von ihm wesentlich mitentwickelten Algorithmen und in welchen verbreiteten Softwarepaketen finde sie Anwendung? --Qcomp (Diskussion) 00:16, 7. Aug. 2023 (CEST)

Benutzer:Lutheraner, Relevanz ist wohl gegeben, aber der Artikel ist nicht besonders gut. Leider scheinen wir auch hier niemanden zu haben, der sich mit der Materie gut genug auskennt.--Alturand…D 16:54, 28. Nov. 2023 (CET)

Langlebige Nuklide mit A=278

Laut Liste der Isotope/ab Ordnungszahl 101 haben die Nuklide Hs-278 (11 min) und Mt-278 (30 min) sehr lange Halbwertzeiten. Ich kann das kaum glauben, auch wenn ich es nicht ausschließen will, und finde dazu auch keine Referenz. Wo ist das her? -- Wassermaus (Diskussion) 22:58, 13. Aug. 2023 (CEST)

Im Artikel selbst ist Nudat3 eine der Quellen. Für Mt-278 wird dort T1/2 = 8 s angegeben, für Hs-278 gibt es keine Angabe. Zu den 30 Minuten für Mt-278 bin ich mit Google hierhin gekommen. Ich halte Nudat3 als Quelle klar für vertrauenswürdiger. --Kallichore (Diskussion) 01:43, 14. Aug. 2023 (CEST)

periodictable.com zitiert als Quelle Mathematica. Die Funktion IsotopeData[{109, 278}, "Halflife"] liefert tatsächlich 1800s, als Quelle wird eine Referenzliste angegeben, die neueste Quelle ist von 2007 (darunter NuDat von 2003). Ich meine, man sollte das auf den aktuellen Wert aus NuDat ändern (auch hier (ncbi.nlm.nih.gov) und hier (rsc.org) werden ~8s genannt, jeweils mit aktuelleren Quellen als periodictable.com). Aber "die" Referenzpublikation mit den aktuellen Daten kenne ich nicht. In doi:10.1088/1402-4896/aa53c1 (von 2017) werden 4.5 s genannt. --Qcomp (Diskussion) 11:51, 14. Aug. 2023 (CEST)

Nachtrag: die Zahl für Hs-278 kommt nicht von Mathematica. Laut Nudat3 und pubchem.ncbi.nlm.nih.gov nur eine "Schätzung" vor. Laut der IAEA/Nubase4 beträgt die Halbwertszeit 2s. --Qcomp (Diskussion) 19:24, 14. Aug. 2023 (CEST)

Quantenelektrodynamik

Gemessen an der Bedeutung des Themas ist der Artikel Quantenelektrodynamik überraschend dünn. Es fängt schon bei der Einleitung an, die aus einem einzelnen, kurzen Satz besteht. Zur Geschichte der QED erwähnt der Artikel lediglich, dass sie der Anlass für einen Nobelpreis im Jahr 1965 war. Inhaltlich wird die Lagrangedichte der QED vorgestellt. Es wird dargestellt, in welcher Form in diesem Rahmen die Maxwell-Gleichungen zu finden sind. Ich wundere mich über die Abwesenheit von Propagatoren, Feynman-Graphen, das Konzept der Summation über alle möglichen Graphen und wie das alles mit den DGLn für die Lagrangedichte zusammenhängt. Die Renormierung wird zwar mehrfach erwähnt, es fehlen aber Hinweise, warum diese Technik überhaupt nötig ist.

Ein Blick auf den englischen Parallelartikel kann als Anregung für einen deutlichen Ausbau dienen. Dieser Artikel trägt zu Recht oben links ein grünes Plus. ---<)kmk(>- (Diskussion) 09:36, 3. Sep. 2023 (CEST)

Hallo Kai-Martin, ich habe heute den Abschnitt "Anschauliche Beschreibung" ergänzt. Zusammen mit dem aktuellen Stand von "Geschichte" ist das alles, was ich dazu beitragen kann. Ich habe sowieso gerade das Buch von Feynman gelesen, da hat die Bearbeitung für mich gut gepasst. Eine sinnvolle Bearbeitung der restlichen Abschnitte traue ich mir nicht zu. --Buecherdiebin (Diskussion) 12:02, 15. Sep. 2023 (CEST)

Elektromagnetismus

Ich bin gerade dabei den Artikel Spezielle Relativitätstheorie zu redigieren, weil mir da viele Erklärungen eigentlich für eine Enzyklopädie zu ausschweifend sind. (Mea culpa: Ich habe auch dazu beigetragen). Dabei stoße ich im Abschnitt über die Lorentz-Kontraktion auf die Geschichte mit dem Magnetfeld um den elektrischen Leiter bzw. die bewegte elektrische Ladung. Das halte ich für diesen eher elementaren Artikel für zu tiefschürfend, also wollte ich es auslagern und verlinken. Nun gelang es mir leider nicht, einen Artikel zu finden, der den Effekt besser erklärt. (Erstes Manko)

Im Zuge dessen fiel mir auf, dass es keinen Artikel [[Magnetfeld]] gibt, bzw. dass dieser Suchbegriff zu Magnetismus weitergeleitet wird. Das halte ich für fragwürdig (Zweites Manko), aber bestimmt ist es das Ergebnis einer epischen Diskussion, weshalb ich daran nicht rütteln will. Es gibt in diesem Artikel einen Abschnitt Magnetismus#Elektromagnetismus der (verglichen mit der Bedeutung des Phänomens) wirklich sehr, sehr dürftig ist. (Drittes Manko). Okay, kein Problem, am Ende des Abschnitts steht: Für eine vertiefte Darstellung und Einordnung des Elektromagnetismus siehe den Artikel Elektromagnetische Wechselwirkung. Gut, dann dorthin (Nur am Rande sei erwähnt, dass man mit dem Suchbegriff "Elektromagnetismus" ebenfalls dorthin verwiesen wird). Nun stelle ich fest, dass der Artikel zur Elektromagnetischen Wechselwirkung, also zu einer der vier fundamentalen Wechselwirkungen der Physik, gerade einmal anderthalb Bildschirmseiten lang ist! Das soll eine "vertiefte Darstellung" sein??? (Viertes Manko).

Kann es wirklich sein, dass es keinen Artikel in der Wikipedia gibt, der beschreibt, wie Magnetfelder durch bewegte Ladungen entstehen, welche Gestalt diese Felder haben, wie man das relativistisch erklärt, ...? Ein Artikel, in dem Ampere, Oersted, Biot-Savart, Lorentz und Einstein friedlich vereint sind?

Ich finde, dass das eine große Baustelle ist, bin aber gerade mit anderem beschäftigt. --Pyrrhocorax (Diskussion) 19:55, 22. Sep. 2023 (CEST)

Elektrodynamik --Buecherdiebin (Diskussion) 09:00, 23. Sep. 2023 (CEST)

ok, da stand ich auf dem Schlauch. Aber dann fehlt an manchen Stellen der Link. --Pyrrhocorax (Diskussion) 09:46, 23. Sep. 2023 (CEST)