Photonen Frequenz und Intensität

[netwulf]

hallo zusammen

bin neu in diesem forum und trette gleich mit zwei fragen an euch heran in der hoffnung etwas licht ins dunkel zu bringen.

1.) E=mc2 ; E= hv

d.h. die lichtgeschwindigkeit ist abhängig von der frequenz der photonen. gilt da aber auch der umkehrschluss: dass die frequenz abhängig ist von der Lichtgeschwindigkeit?

für den fall dass v>c z.b. 2c wäre dann die frequenz jener photonen doppel so hoch, als mit c? gibt es eine obergrenze für die frequenz von strahlung (generell) z.b. wellenlänge= planck länge?


2.) wenn wir eine photonenkanone soweit reduzieren, dass nur noch 1 photon den detektor erreicht, hängt die intensität von der distanz ab? normal wäre ja die abnahme der lichtstärke im quadrat zu verdopplung der distanz. und intensiitätsverlust bedeutet ja nichts weiter, als dass weniger photonen auf den detektor auftreffen.

Bitte um eure hilfe.

vielen dank an euch
gruss
netwulf

[Jogi]

Welcome netwulf.

Zitat von netwulf

bin neu in diesem forum und trette gleich mit zwei fragen an euch heran in der hoffnung etwas licht ins dunkel zu bringen.

Da eignen sich Photonen natürlich bestens.

die lichtgeschwindigkeit ist abhängig von der frequenz der photonen.

Wie kommst du denn auf das schmale Brett?

Die Frequenz sagt nur etwas über die Geschwindigkeit aus, mit der Photonen schwingen,
nicht aber über ihre Bewegungs- bzw. Fortpflanzungsgeschwindigkeit.

Die Schallgeschwindigkeit ändert sich doch auch nicht mit der Tonhöhe.
Das wäre ein schönes Chaos!

gibt es eine obergrenze für die frequenz von strahlung (generell) z.b. wellenlänge= planck länge?

Diese Frage habe ich mir in der Tat auch schon gestellt.
Es scheint aber noch nicht mal theoretisch eine Maximalfrequenz zu geben.

2.) wenn wir eine photonenkanone soweit reduzieren, dass nur noch 1 photon den detektor erreicht, hängt die intensität von der distanz ab?

Nein.
Die Energie des einzelnen Photons hängt tatsächlich nur von seiner Frequenz ab.

normal wäre ja die abnahme der lichtstärke im quadrat zu verdopplung der distanz.

Die Lichtstärke ergibt sich aus der Summe der gleichzeitig eintreffenden Photonen auf einer bestimmten Fläche.
Von einer Lichtquelle aus, die in alle Richtungen gleichmässig abstrahlt, nimmt die Anzahl der Photonen,
die auf eine Fläche treffen, mit 1/r^2 ab, das ist genau das, was du hier schreibst:

und intensiitätsverlust bedeutet ja nichts weiter, als dass weniger photonen auf den detektor auftreffen.

Gruß Jogi

[netwulf]

hi jogi

danke für deine schnelle antwort.....hm...logo hast ja recht mit der geschwindigkeit. was mir allerdings nicht klar ist:

E=mc2 (d.h. wenn die wir photonen mit 2c haben, steigt die Energie)

E= hv (h ist eine konstante, dann muss sich doch v ändern? da blick ich nicht durch...)

zu den Photonen: d.h. ein Intensitätsverlust bei einem photon tritt nicht auf. lediglich bei einer gewissen menge/Anzahl von photonen? hab ich das richtig verstanden?

danke

[Jogi]

Hi netwulf.

Zitat von netwulf

E=mc2 (d.h. wenn die wir photonen mit 2c haben, steigt die Energie)

Erstens:
Wir haben keine Photonen mit 2c.

Zweitens:
Photonen haben die Masse Null, das ist das m in der Gleichung.
Du könntest also c mit jeder beliebigen Zahl multiplizieren, es käme immer noch Null heraus.

Ergo dürfen wir die Gleichung E=mc^2 so nicht auf Photonen anwenden.

E= hv (h ist eine konstante, dann muss sich doch v ändern? da blick ich nicht durch...)

Und auch hier würde ich E=h*f schreiben, mit dem v kommst du in die Bredoullie.

h ist das plancksche Wirkungsquantum, f die Frequenz.

Das bedeutet:
Die Frequenz entscheidet darüber, wie viele Wirkungsquanten pro Sekunde übertragen werden.
Höhere Frequenz - mehr Wirkungsquanten - höhere Energie.

zu den Photonen: d.h. ein Intensitätsverlust bei einem photon tritt nicht auf.

Jedenfalls nicht, solange das Photon nicht mit irgendetwas anderem wechselwirkt.

lediglich bei einer gewissen menge/Anzahl von photonen? hab ich das richtig verstanden?

Yep.
Das Photonenfeld dünnt sich mit zunehmender Entfernung von der Quelle aus.

Ausnahme:
Laserlicht.
hier bleiben die Photonen hübsch beisammen, sie praktizieren den perfekten Parallelflug.
Deshalb ist der Lichtpunkt, den ein Laserpointer an der Wand verursacht, immer gleich groß und gleich hell,
egal ob die Wand in 1 Meter oder 10 Meter Entfernung ist.


Gruß Jogi

[Hamilton]

Laserlicht.
hier bleiben die Photonen hübsch beisammen, sie praktizieren den perfekten Parallelflug.
Deshalb ist der Lichtpunkt, den ein Laserpointer an der Wand verursacht, immer gleich groß und gleich hell,
egal ob die Wand in 1 Meter oder 10 Meter Entfernung ist.

Das stimmt nicht!
Ein Laser ist, wenn er perfekt ist, ein Gaußstrahler.
Das sind die Photonen zwar ziemlich Parallel, aber eben nicht perfekt parallel.

[Jogi]

Zitat von Hamilton

Das stimmt nicht!
Ein Laser ist, wenn er perfekt ist, ein Gaußstrahler.
Das sind die Photonen zwar ziemlich Parallel, aber eben nicht perfekt parallel.

Okay, okay, ich hab das idealisiert, um es nicht unnötig kompliziert zu machen.

[netwulf]

danke an alle für eure antworten...

ok.

1.) orca: bei entfernung vom gravitationszentrum ist mir klar dass die wellenlänge abnimmt, d.h. die frequenz nimmt zu?....wie so nimmt beides zu?

2.) klar hab ich die frequenz gemeint. werde also h*f schreiben. das photonen keine ruhemasse haben, hab ich gewusst, aber nicht dass man die formel E=mc2, darauf nicht anwenden darf. nur E=h*f.........spielt es demnach keine rolle, mit welcher Geschwindigkeit ein photon sich fortpflanzt, seine enegergie hängt demnach nur von der frequenz ab?

3.) Laser: d.h. EM von Photonen besiten beim Laser alles dieselbe Wellenlänge und Polarisation?


cool....freue mich schon auf die kommenden antworten

[pauli]

Zitat von netwulf

1.) orca: bei entfernung vom gravitationszentrum ist mir klar dass die wellenlänge abnimmt, d.h. die frequenz nimmt zu?....wie so nimmt beides zu?

Orca meint hier die Erhöhung seiner Wodkatrinkfrequenz bei jeder Gelegenheit

[jonnymi]

Hallo netwulf,

Die energie eines photons ist mehr oder weniger konstant wenn man sie auf so kurze Strecken beobachtet. Wo sollte sie auch hin....
Sie können natürlich Energie "aufnehmen/abgeben" wenn sie mit Gravitationsfeldern wechselwirken. Sie werden dabei aber nicht schneller (bewegen sich ja schon mit c) wohl aber Energiereicher/ärmer.
Aber wenn du einen Strahler hast z.B. eine Glühbirne, dann gibt sie ihre Energie "kugelförmig" in alle Richtungen ab. Wenn du die Strahlungsträrke in z.B. Watt/m^2 angibst, dann ändert sich nicht die abgegebene Energie, wohl aber mit zunehmenden abstand die Fläche die von deinem Strahler "beschienen" wird.

Ich habe hier mal auf eine ähnlich frage die Antwort bekommen das man mit:
E=c*m*delta T ;Photonen auch eine Temperatur anrechnen kann. Ist nicht direkt falsch, aber halt sinnfrei!!!

Wobei c hier die sp. Wärmekapzität ist,.... kennt die jemand für Photonen?

Liebe Grüße jonny

[El Cattivo]

Zitat von Jogi

Zweitens:
Photonen haben die Masse Null, das ist das m in der Gleichung.
Du könntest also c mit jeder beliebigen Zahl multiplizieren, es käme immer noch Null heraus.

Ergo dürfen wir die Gleichung E=mc^2 so nicht auf Photonen anwenden.

Hallo Jogi

Ich verstehe nicht ganz die Argumentation. Es handelt sich um Photonen, die haben eine Energie E, Masse ist aber äquivalent mit E, folglich haben sich mit c bewegende Photonen auch einen Masseäquivalent, wie auch einen Impuls.

m=h*f/c² p=h*f/c

Die Ruhemasse ist doch deswegen trotzdem null. Das Photon ist mit der Geschwindigkeit v=c unterwegs.

m_bew*sqrt(1-v²/c²)= m_ruh=0
Ich sehe da irgendwie kein Problem.

mfg