Strahlungsfeldern

Strahlungsfelder bezeichnet in der Physik den Teil des elektromagnetischen Feldes, der Energie durch den Raum trägt und der in der Ferne einer Strahlungsquelle als radiierende Welle erscheint. Sie entstehen, wenn Ladungen oder Ströme zeitlich ändern und dadurch elektromagnetische Wellen erzeugen. Das Strahlungsfeld gehört zur sogenannten Fernzone oder Strahlungszone der Quelle und lässt sich vom nahegelegenen, reaktiven Feld unterscheiden.

Zwischen Nahefeld und Strahlungsfeld unterscheiden sich Typen der Feldgewinnung. Im Nahefeld dominieren Komponenten, die mit der Quelle enger verknüpft sind und wie 1/r^2 oder 1/r^3 abklingen; im Strahlungsfeld dagegen breiten sich Wellenfronten aus und die Feldstärke nimmt ungefähr wie 1/r ab. Die Grenze zur Fernzone wird oft durch den Abstand r ≈ 2D^2/λ festgelegt, wobei D die größte Dimension der Quelle und λ die Wellenlänge ist; für den Übergang gilt zusätzlich die sogenannte Nähe-Fern-Grenze, in der sich komplexere Felder (indrekt) aufspalten.

Im Strahlungsfeld sind elektrische und magnetische Felder transversale Wellen, das heißt sie stehen senkrecht zur Ausbreitungsrichtung. E- und B-Felder sind in Phase, die Felder sind zueinander und zur Abstrahlungsrichtung orthogonal. Die Energieflussdichte wird durch den Poynting-Vektor S = (1/μ0) E × B beschrieben; der zeitlich gemittelte Energiefluss ergibt die Strahlungsleistung pro Flächeninhalt, mit der sich die Abstrahlung in Richtung eines Winkels Ω charakterisieren lässt.

Häufige Modelle der Strahlung verwenden Dipol- oder Mehrfach-Multipolzerlegung; einfache Dipolstrahlung dient als Ausgangspunkt für Antennencharakteristika wie Strahlungsdiagramm und Gewinn. Strahlungsfelder spielen eine zentrale Rolle in Funktechnik, Optik, Astrophysik und medizinischen Anwendungen.