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Quantenmechanik, Relativitätstheorie und der ganze Rest. Wenn Sie Themen diskutieren wollen, die mehr als Schulkenntnisse voraussetzen, sind Sie hier richtig. Keine Angst, ein Physikstudium ist nicht Voraussetzung, aber man sollte sich schon eingehender mit Physik beschäftigt haben.

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  #1  
Alt 25.12.17, 22:51
Slash Slash ist offline
Profi-Benutzer
 
Registriert seit: 30.07.2008
Beiträge: 419
Standard Frequenz eines Photon

Hallo und frohe Weihnachten!

Eine Frage: Wie muss man sich es eigentlich "vorstellen" (falls möglich), wenn man von der Frequenz eines Photons spricht?

So wie ich es verstehe, ist ein Photon ein "Energiequant" mit der Energie E = f * h

Nun ist es aber so, dass ein Photon, wenn es "auftrifft" eine Art Beginn und ein Ende hat.

Wenn man die Fouriertransformation dann bildet ergibt sich ein Frequenzspektrum (denn nur ein unendlich fortdauernder Sinus hätte eine Frequenz).

Meine Fragen:
a) Was verstehe ich ggf. falsch bzw. wie muss man es sich vorstellen?

b) Von welcher Frequenz reden wir eigentlich (von der der elektrischen Felder, des magnetischen Feldes oder der der Wahrscheinlichkeitsamplitude oder aller?) ?

Viele Grüße
Slash
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  #2  
Alt 26.12.17, 01:53
Bernhard Bernhard ist offline
Moderator
 
Registriert seit: 14.06.2017
Beiträge: 556
Standard AW: Frequenz eines Photon

Zitat:
Zitat von Slash Beitrag anzeigen
Hallo und frohe Weihnachten!
Dito

Zitat:
b) Von welcher Frequenz reden wir eigentlich (von der der elektrischen Felder, des magnetischen Feldes oder der der Wahrscheinlichkeitsamplitude oder aller?) ?
Beim Elektromagnetismus a la Maxwell ist es die Frequenz der elektromagnetischen Welle. Das elektische und das magnetische Feld sind dort nicht unabhängig und haben die gleiche Frequenz. Man kann einer solche Welle praktische jede beliebige Amplitudenform aufmodulieren, so dass man auch Wellenpulse beschreiben kann.

EDIT: Zur Quantenmechanik eines Photons gab es mal dieses Thema hier: http://www.quanten.de/forum/showthread.php5?t=3252
__________________
Freundliche Grüße, B.

Geändert von Bernhard (26.12.17 um 01:56 Uhr)
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  #3  
Alt 26.12.17, 10:56
Slash Slash ist offline
Profi-Benutzer
 
Registriert seit: 30.07.2008
Beiträge: 419
Standard AW: Frequenz eines Photon

Zitat:
Zitat von Bernhard Beitrag anzeigen
Dito


Beim Elektromagnetismus a la Maxwell ist es die Frequenz der elektromagnetischen Welle. Das elektische und das magnetische Feld sind dort nicht unabhängig und haben die gleiche Frequenz. Man kann einer solche Welle praktische jede beliebige Amplitudenform aufmodulieren, so dass man auch Wellenpulse beschreiben kann.

EDIT: Zur Quantenmechanik eines Photons gab es mal dieses Thema hier: http://www.quanten.de/forum/showthread.php5?t=3252
Hallo Bernhard,

ja nach Maxwell ist es schon klar.

Wie sieht es aber die Frequenz eines Photons (also nur eines)?

Hat es ein Ende, ein Anfang und wenn ja, müsste es dann nicht mindestens ein Frequenzspektrum besitzen?
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  #4  
Alt 26.12.17, 11:15
Bernhard Bernhard ist offline
Moderator
 
Registriert seit: 14.06.2017
Beiträge: 556
Standard AW: Frequenz eines Photon

Zitat:
Zitat von Slash Beitrag anzeigen
Hat es ein Ende, ein Anfang und wenn ja, müsste es dann nicht mindestens ein Frequenzspektrum besitzen?
Die Bargmann-Wigner-Gleichung legt nahe, dass ein nicht-wechselwirkendes Photon zwischen Quelle und Detektor im Mittel an jedem Ort gleich wahrscheinlich nachgewiesen werden kann.
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Freundliche Grüße, B.
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  #5  
Alt 26.12.17, 12:21
Benutzerbild von Marco Polo
Marco Polo Marco Polo ist offline
Moderator
 
Registriert seit: 01.05.2007
Beiträge: 4.914
Standard AW: Frequenz eines Photon

Zitat:
Zitat von Bernhard Beitrag anzeigen
Die Bargmann-Wigner-Gleichung legt nahe, dass ein nicht-wechselwirkendes Photon zwischen Quelle und Detektor im Mittel an jedem Ort gleich wahrscheinlich nachgewiesen werden kann.
Demnach müsste es quasi unendlich lang sein. Zumindest aus mathematischer Sicht.
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  #6  
Alt 26.12.17, 14:05
Timm Timm ist offline
Singularität
 
Registriert seit: 26.03.2009
Ort: Weinstraße, Rheinld.Pfalz
Beiträge: 2.257
Standard AW: Frequenz eines Photon

Zitat:
Zitat von Marco Polo Beitrag anzeigen
Demnach müsste es quasi unendlich lang sein. Zumindest aus mathematischer Sicht.
Ich frage mich, welchen Sinn es macht einem Photon überhaupt eine "Länge" (damit ist ja nicht die Wellenlänge gemeint) zuzubilligen, wenn es zwischen Emission und Absorption nicht mal eine definierte Position hat und es nur Wahrscheinlichkeiten gibt dafür gibt, wo und wann es detektiert werden kann.
__________________
Der Verstand schafft die Wahrheit nicht, sondern er findet sie vor - Aurelius Augustinus
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  #7  
Alt 26.12.17, 14:37
Slash Slash ist offline
Profi-Benutzer
 
Registriert seit: 30.07.2008
Beiträge: 419
Standard AW: Frequenz eines Photon

Zitat:
Zitat von Timm Beitrag anzeigen
Ich frage mich, welchen Sinn es macht einem Photon überhaupt eine "Länge" (damit ist ja nicht die Wellenlänge gemeint) zuzubilligen, wenn es zwischen Emission und Absorption nicht mal eine definierte Position hat und es nur Wahrscheinlichkeiten gibt dafür gibt, wo und wann es detektiert werden kann.
Mein Problem (als Laie) besteht darin, dass ich mir unter EM Wellen (Maxwell) halbwegs entwas vorstellen kann - was bspw. Wellenlänge, Ausbreitungsrichtung / Geschwindigkeit / Polarisation / Länge der Antenne, etc. anbelangt.

Aber mir fehlt die (vorstellhafte) Verbindung EM Welle zu Photon...

Besteht eine EM (Kugel) Welle (z.B. eine 100 MHz Welle) aus vielen Photonen dieser Frequenz, und die "Anzahl" der Photonen an einer Position legt die Stärke des dortig lokalen E- bzw. M-Feldes fest?
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  #8  
Alt 26.12.17, 14:40
Slash Slash ist offline
Profi-Benutzer
 
Registriert seit: 30.07.2008
Beiträge: 419
Standard AW: Frequenz eines Photon

Zitat:
Zitat von Bernhard Beitrag anzeigen
Die Bargmann-Wigner-Gleichung legt nahe, dass ein nicht-wechselwirkendes Photon zwischen Quelle und Detektor im Mittel an jedem Ort gleich wahrscheinlich nachgewiesen werden kann.

Danke für die Antwort.

Wahrscheinlich zu kompliziert für mich, aber dennoch, immerhin weiß ich, dass es nicht so einfach ist.
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  #9  
Alt 26.12.17, 14:44
Bernhard Bernhard ist offline
Moderator
 
Registriert seit: 14.06.2017
Beiträge: 556
Standard AW: Frequenz eines Photon

Zitat:
Zitat von Slash Beitrag anzeigen
Aber mir fehlt die (vorstellhafte) Verbindung EM Welle zu Photon...
Dann fehlen dir vermutlich die Grundlagen der Quantenmechanik? Ein Photon ist ein Quantenobjekt.

Zitat:
Besteht eine EM (Kugel) Welle (z.B. eine 100 MHz Welle) aus vielen Photonen dieser Frequenz, und die "Anzahl" der Photonen an einer Position legt die Stärke des dortig lokalen E- bzw. M-Feldes fest?
Das finde ich gut formuliert.
__________________
Freundliche Grüße, B.
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  #10  
Alt 26.12.17, 15:00
Benutzerbild von Marco Polo
Marco Polo Marco Polo ist offline
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Registriert seit: 01.05.2007
Beiträge: 4.914
Standard AW: Frequenz eines Photon

Zitat:
Zitat von Timm Beitrag anzeigen
Ich frage mich, welchen Sinn es macht einem Photon überhaupt eine "Länge" (damit ist ja nicht die Wellenlänge gemeint) zuzubilligen, wenn es zwischen Emission und Absorption nicht mal eine definierte Position hat und es nur Wahrscheinlichkeiten gibt dafür gibt, wo und wann es detektiert werden kann.
Das steht so auch bei Joachims Quantenwelt:

Zitat:
Die Photonen des Lichts "erben" die Eigenschaften der Elementarwellen: Sie sind unendlich lang und haben eine fest definierte Frequenz und Wellenlänge. Sie haben aber zudem eine feste Energie, die nur von ihrer Frequenz abhängt, und sie tragen auch Impuls und Drehimpuls.
p.s. hier noch der Link
http://www.quantenwelt.de/licht/photonen/

Geändert von Marco Polo (26.12.17 um 15:15 Uhr)
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