Eigenschaften elektromagnetischer Wellen

Maxwell konnte berechnen, dass sich die von ihm gefundenen EM-Wellen mit der Geschwindigkeit $c = \frac{1}{\sqrt{\varepsilon_0\cdot \mu_0}}$ ausbreiten mussten. Überprüfen wir zunächst einmal, ob $c$ tatsächlich die Einheit einer Geschwindigkeit hat:

$\frac{1}{ \sqrt{ \varepsilon_0 \cdot \mu_0 } } = \frac{1}{\sqrt{\frac{As}{Vm} \cdot \frac{Vs}{Am} }} = \frac{1}{\sqrt{\frac{s^2}{m^2}}}=\frac{m}{s}$

Die Einheit stimmt! Wenn man nun die Werte für die elektrische Feldkonstante ($\epsilon_0 = 8,8542 \cdot 10^{12}$ As/Vm) und magnetische Feldkonstante ($\mu_0 = 4 \cdot \pi \cdot 10^7$ Vs/Am) einsetzt, dann ergibt sich für die Ausbreitungsgeschwindigkeit $2,9979\cdot 10^8$ m/s, und das entspricht tatsächlich der Lichtgeschwindigkeit! Der ganz exakte Wert von $c$ beträgt $2,99792458\cdot 10^8$ m/s und ist untrennbar mit der Definition des Meters verknüpft. Wenn wir später mit $c$ rechnen, dann genügt allerdings ein gerundeter Wert von $3\cdot 10^8$ m/s. Die Tatsache, dass sich EM-Wellen mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten, veranlasste Maxwell zur richtigen Vermutung, dass auch Licht eine EM-Welle ist.

Die Höchstgeschwindigkeit im Universum beträgt rund $3\cdot 10^8$ m/s – auch für die Enterprise.

Der von Maxwell und anderen Physikern erdachte Äther musste ein wirklich seltsames Ding sein. Licht kann das Vakuum durchfliegen. Daher müsste auch das Vakuum mit Äther erfüllt sein. Das bedeutet, dass der Äther quasi ein Nichts sein müsste. Andererseits können sich Transversalwellen nur in Festkörpern ausbreiten (und an der Oberfläche von Flüssigkeiten; F10). Da EM-Wellen transversal schwingen, müsste also der Äther ein Festkörper sein, und weil $c$ so groß ist, müsste er viel viel härter sein als Stahl. Bleibt unterm Strich: Der Äther müsste ein stahlhartes Nichts sein! Absurd!

Bei EM-Wellen schwingen sowohl das elektrische als auch das magnetische Feld quer zur Ausbreitungsrichtung. Sie sind daher Transversalwellen.