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  #11  
Alt 14.07.07, 15:57
Benutzerbild von richy
richy richy ist offline
Singularität
 
Registriert seit: 01.05.2007
Ort: karlsruhe
Beitr?ge: 4.170
Standard AW: Was ist ein Photon?

und was waere die genaue Bergruendung, dass ich hier fuer die Energie E=m*c^2 setzen darf ?
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  #12  
Alt 15.07.07, 11:17
JGC JGC ist offline
Gesperrt
 
Registriert seit: 02.05.2007
Ort: ES
Beitr?ge: 3.276
Standard AW: Was ist ein Photon?

Hallo Hamilton und @ all


zu:

Zitat:
EM-Welle und Photonen sind zwei Seiten einer Medallie.

Ein Photon ist vielmehr sowas wie das Pendant des Phonons im Vakuum.
In der Festkörperphysik beschreibt man einen Festkörper durch ein unendlich ausgedehntes 3d-Gitter mit Atomen an den Gitterpunkten. Jedes Atom befindet sich im Austausch mit seinen nächsten Nachbarn und erfährt noch ein Hintergrundpotential, was eine Näherung für alle anderen Atome des Gitters darstellt.
In so einem System können Schwingungen oder Schockwellen, die sich durch das Gitter ausbreiten durch Phononen beschrieben werden. Phononen sind Quasiteilchen und gehören zu den Bosonen.

Also Wellenausbreitung kann mitunter gut durch Teilchenausbreitung beschrieben werden.
Zum ersten...

Photonen und Wellen sind tatsächlich 2 verschiedene Dinge, aber auf keinen Fall die 2 Seiten ein und der selben Medallie!

Warum??

Wellen sind dynamische Ausbreitungsvorgänge, wärend ein energiegeladenes Wirkvolumen(photonische Betrachtung des Volumens) nur ein statisch gespeichertes, dynamisches Bewegungspotential aber wiederum einer eigenen Bewegungsgeometrie folgen können(Photonentransport)

So gesehen sind eigentlich die Photonen nur ein theoretisches Produkt, mit der die jeweiligen Energien und deren jeweiligen Ausbreitungsprinzipien beschreibbar werden..


zum 2.


Ich versuch das mal näher an einem Bild zu erläutern...




Dieses Gebilde soll nun das photonische Prinzip verkörpern(das Männchen ignoriert einfach mal..)

So ein Raumvolumen, innerhalb dessen eine Energie gespeichert, bzw. übertragen werden kann braucht bestimmte Vorraussetzungen, um eben genau diese Energien speichern zu können und um sie übertragbar zu gestalten..

Jetzt seht mal das Bild an...

Zuerst mal zeichnet es sich durch drei im jeweils 90° Winkel zueinander gestellte Querschnittsflächen(Wirkquerschnitte) aus..(die theoretisch in allen Richtungen frei im Raum drehbar auftreten können)
Diese Flächen können plan-schwingenderweise Resonanzen ausbilden und emittern dabei transversale Wellenerscheinungen..

Zusätzlich zeichnet sich das photonische Konstrukt noch damit aus, das es eine fest definierte, zu einem bestimmten Grade gekrümmte Kugeloberfläche beschreibt, die ein bestimmtes Raumvolumen beinhaltet, welches ebenso in Schwingung und Resonanz treten kann(nur mit dem Unterschied, das diese Raumkugel als Ganzes in Form von longitudinalen Dichteschwankungen schwingen kann)

Diese gekrümmten Kugeloberflächen strahlen also 3dimensional in allen Richtungen gleichzeitig radiale Druckwellen ab... (die entsprechend der möglichen Resonanzfrequenzen auf der Kugeloberfläche jeweils das entsprechende Beugungsmuster liefert)

siehe Bild...

beugestrukturen des Lichtes

Und die daraus sich ergebenden Konsequenzen( durch die im Normalfall stetig fortlaufende Veränderungen der jeweiligen energetischen Gleichgewichte/Geometrien) verändern sich dabei ihre Abstrahl-Charakteristiken, so wie auch deren möglichen Frequenzbereiche, welche ich in den folgenden Animationen darzustellen gedachte...

Beugemuster1

Beugemuster2

Des weiteren wird so klar, das die Frequenz der Kugeloberflächenschwingungen entscheiden, wie gross denn nun so ein Photon werden kann...

Hohe Frequenzen prägen kleine Photonenerscheinungen und niedrige Frequenzen prägen grosse Photonenerscheinungen aus, welche meiner Ansicht nach damit zusammenhängen, das jedes photonische Erscheinungsgebilde durch seine Primzahligkeit definiert wird, welche jedem Photonengebilde eine bestimmte Grösse zuweist, an der es mit dem geringsten Potential am meisten Energie übertragen kann, welche eben durch die entsprechenden Stehwellenfunktionen beschrieben werden, die bei entsprechenden Rückkoppelfrequenzen auftreten..

Ich hatte diese Diskussion schon mal mit Richy, doch hab ich es wohl nicht richtig erklären können was ich ihm begreiflich machen wollte..

Eine Kugeloberfläche(wie auch jede andere Fläche mit einer bestimmten geometrisch orientierten Form) kann nur in den Frequenzen schwingen, deren Teilbarkeiten innerhalb der entsprechenden Fläche auch enthalten sind...
(eine Lamda/halbe Welle kann kein Objekt zum Schwingen anregen, deren geometrische Struktur nur Lamda/3/4 Wellen erlauben)

Diese Primzahlverhältnismäßigkeiten entscheiden nämlich letztlich, wie gross so ein Photon bzw. ein elementares Wirk-Quantum werden kann(was damit aufräumt, das ein Wirkquantum nur eine einzige elementare Grösse besitzen kann, sondern in mindestens allen primzaligen Grössenordnungen auftreten können!

(Dies ist meiner Ansicht nach die Ursache des inzwischen so vielfältig aufgetretenen Teilchezoos, der meiner Meinung nach beim neuen Colliderexoeriment bestimmt noch um ein-zwei Stufen vergrössert werden wird)

Gut! Ich hoffe, das in etwa verständlich war, worauf das Ganze meiner Ansicht nach hinausläuft...

Schönen heissen Tag noch...........JGC
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  #13  
Alt 15.07.07, 11:42
Benutzerbild von Hamilton
Hamilton Hamilton ist offline
Profi-Benutzer
 
Registriert seit: 02.05.2007
Ort: Deutschland
Beitr?ge: 447
Standard AW: Was ist ein Photon?

Machst Du ja eigentlich gar nicht.

Du sagst E=mc² und weil p=mv und v ist hier c, gilt
E=p*c
Naja, aber p ist nicht mv, wenn man relativistisch arbeitet.
p = gamma m v
und da gibt's ein problem, denn gamma ist für v=c unendlich und m ist 0.

Wenn man das so macht wie du, geht man davon aus, dass die Masse zunimmt, was ja auch zu korrekten Ergebnissen führt, aber irgendwie unelegant ist. (Das ist aber geschmacksache, ich mag es nicht und kann nur empfehlen das zu lassen und lieber mit den SRT-Formeln zu arbeiten)

Korrekt müsste man das meiner Meinung nach so machen:

Die Energie-Impulsbeziehung lautet
E^2 = p^2 * c^2 + m^2 * c^4
und da Photonen keine Masse haben -> m = 0
bleibt übrig:
E²=p²c² und das heißt E = +- p*c
und ab da stimmts wieder.
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"Wissenschaft ist wie Sex. Manchmal kommt etwas Sinnvolles dabei raus, das ist aber nicht der Grund, warum wir es tun."
Richard P. Feynman
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  #14  
Alt 15.07.07, 13:31
Benutzerbild von Verwirrter
Verwirrter Verwirrter ist offline
Newbie
 
Registriert seit: 24.05.2007
Beitr?ge: 17
Standard AW: Was ist ein Photon?

Sorry, ich bin etwas schwer von Begriff... Aus dem bisher Gesagten geht hervor, dass ein Photon etwas Abstraktes ist. Das ist für mich nachvollziehbar, solange ich es als Welle sehe. Das ist ja Schulwissen achte Klasse, die klassische Optik. Jetzt finde ich aber Teilchen schöner. Wegen des Dualismus, sollte es doch kein Problem sein, ein PhotonenTEILCHEN plastisch darzustellen, ohne z.B. Tennisbälle als Vergleichsobjekte zu gebrauchen. Mein Problem(chen):

Ein Versuch: Ich habe eine Quelle, sagen wir, eine rote Lampe. Die sendet genau ein Photon = ein TEILCHEN je Sekunde in Richtung meines Detektors, der entsprechend regelmäßig Ping macht. Das ist soweit einfach. Jetzt ändere ich die Frequenz der Lampe von rot auf blau. Das emitierte Licht ist also energiereicher, die Wellenlänge kürzer. Der Detektor macht weiterhin Ping. Und da setzt es bei mir aus:

Soweit ich weiß, ist ein Photon vom anderen grundsätzlich ununterscheidbar ('kennste eins, 'kennste alle). Spin oder Polarisationsrichtung lasse ich dabei außen vor. Beim Auftreffen auf dem Detektor müßte es doch ganz egal sein, was für eine Frequenz oder Amplitude die EMW hat, da das Teilchen doch immer mit c "einschlägt". Der Impuls muß auch bei 0 liegen, wegen m=0. Das ist ja offenbar falsch....

Also, wie unterscheidet man rote und blaue TEILCHEN, ohne daß man das Wellenbild bemühen muß? Oder besitzt das Photon die Eigenschaft "Farbe" nur, wenn es eine EMW ist? Wo denke ich falsch?
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  #15  
Alt 15.07.07, 15:03
quick quick ist offline
Guru
 
Registriert seit: 05.05.2007
Beitr?ge: 742
Standard AW: Was ist ein Photon?

Hallo Verwirrter,

Zitat:
Zitat von Verwirrter Beitrag anzeigen
Aus dem bisher Gesagten geht hervor, dass ein Photon etwas Abstraktes ist. Das ist für mich nachvollziehbar, solange ich es als Welle sehe.
.. Wenn Du das im Geiste sehen kannst, hast Du ein beneidenswert gutes räumliches Vorstellungsvermögen.

Zitat:
Zitat von Verwirrter Beitrag anzeigen
Soweit ich weiß, ist ein Photon vom anderen grundsätzlich ununterscheidbar ('kennste eins, 'kennste alle).
Vielleicht nicht unterscheidbar, wenn man nur die "Form" als Kriterium heranzieht. Aber, wie Du selbst richtig bemerkst, gibt es einen Unterschied in der Energie, den man messen (wahrnehmen) kann.

Zitat:
Zitat von Verwirrter Beitrag anzeigen
Beim Auftreffen auf dem Detektor müßte es doch ganz egal sein, was für eine Frequenz oder Amplitude die EMW hat, da das Teilchen doch immer mit c "einschlägt". Der Impuls muß auch bei 0 liegen, wegen m=0. Das ist ja offenbar falsch....
Ich würde sagen, das kommt ganz auf die Empfindlichkeit des Detektors an und ob er nur Einschlagsereignisse zählen soll und/oder die Energie.
Die Impulsänderung (von v=c auf v=0) ist das, was die Wirkung im Detektor erzeugt.

Zitat:
Zitat von Verwirrter Beitrag anzeigen
Oder besitzt das Photon die Eigenschaft "Farbe" nur, wenn es eine EMW ist? Wo denke ich falsch?
Da man von Photonen immer nur etwas durch ihre (Aus-)Wirkungen erfährt,
kannst Du Deiner Phantasie freien Lauf lassen. Entsprechend Deinem Kenntnisstand wird sich eine für Dich brauchbare Vorstellung entwickeln.

mfg
quick
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  #16  
Alt 15.07.07, 16:06
Benutzerbild von Marco Polo
Marco Polo Marco Polo ist offline
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Registriert seit: 01.05.2007
Beitr?ge: 4.998
Standard AW: Was ist ein Photon?

Hallo Hamilton,

Zitat:
Zitat von Hamilton Beitrag anzeigen
E²=p²c² und das heißt E = +- p*c
da negative Gesamtenergien nicht auftreten, sollte es da nicht heissen: E=|p|c ?

Allerdings gibt es ja die Möglichkeit im Energie-Impuls-Diagramm bspw. die Wechselwirkung darzustellen, wenn z.B. ein Photon mit einem Elektron zusammenstösst.

Teilchen ohne Ruheenergie liegen dort auf einer Ursprungsgeraden E/c=+-p. Wie sollte man sonst graphisch die Vektorsumme der Energie-Impuls-Vektoren bilden können, wenn beide Teilchen aus unterschiedlichen Richtungen kommen?

Grüssle,

Marco Polo
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  #17  
Alt 15.07.07, 16:51
Benutzerbild von Hamilton
Hamilton Hamilton ist offline
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Registriert seit: 02.05.2007
Ort: Deutschland
Beitr?ge: 447
Standard AW: Was ist ein Photon?

Zitat:
da negative Gesamtenergien nicht auftreten, sollte es da nicht heissen: E=|p|c ?
jo, das stimmt natürlich..
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Richard P. Feynman
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  #18  
Alt 26.08.07, 19:31
quantom quantom ist offline
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Registriert seit: 20.08.2007
Beitr?ge: 136
Standard AW: Was ist ein Photon?

Sorry, habe gerade erst die Diskussionsserie geöffnet:

Aus den Strahlungsmessungen von Kirchhoff (ca. 1860) ergab sich die spektrale Verteilung einer Schwarzen Strahlung. Für die Energiedichte der Strahlung, die sich aus diesen Messungen ergab, konnten Kirchhoff, Wien und Rayleigh-Jeans theoretische Verteilungen angeben, die aber jeweils nur für einen begrenzten Spektralbereich mit den Messungen übereinstimmten.

Etwas später (etwa 1900) gelang es Planck durch raffinierte Interpolation zwischen der Hochfrequenzseite der Wien-Formel und der Niederfrequenzseite der Rayleigh-Jeans-Formel, eine Gleichung anzugeben, die die experimentellen Verteilungen für den gesamten Spektralbereich genau wiedergab.

Dies gelang ihm jedoch nur durch Verwendung eines diskreten Energiewertes, korrekter gesagt "Wirkungswertes", des Planckschen Wirkungsquantums h = 6,63'-27 erg.sec.

Der großartige und uneingeschränkte ERfolg seiner Formel veranlaßte Planck nach dem eigentlichen Grund zu forschen, denn bisher hatte er das Ganze ja nur heuristisch abgeleitet. Er fand eine andere Herleitung seiner formel unter folgender Annahme:

Die in jedem Schwingungsmode des elektromagnetischen Feldes steckende Energie ist nicht kintinuierlich veränderbar, sondern sie ist ein ganzzahliges Vielfaches eines kleinsten Energiequantums e. Über die Boltzmannsche Wahrscheinlichkeitsverteilung in einemn System der Gleichgewichtstemperatur und der Annahme unveränderter Anzahl von Moden erhielt Planck für die Energie der Atome in der Hohlraumwand, die verantwortlich war für die Aussendung der o. g. Schwarzen Strahlung, die Aussage: diese Strahlung muß in Quanten der Energie e = h.nü abgegeben werden. Ein Strahlungsquant ist also soetwas wie ein Paket von h, die mit der Frequen nü agegeben werden.

Abseits des quantentheoretischen Formalismus, der hier natürlich das Sagen hat, stelle ich mir das Photon naiverweise so vor, als ob mir ein Paket entgegenkommt, in dem eine entsprechende Anzahl von Wirkungsquanten h gleichphasig, sozusagen im Einheitsschritt, mit einer gewissen Schrittfrequenz nü entgegenstrampelt. Die bringen auf diese Weise die Energie heran, mit der Frequenz nü. Für unterschiedliche Photonen strampeln die unterschiedlich schnell innerhalb des Vereins.

Da das Ding mit Lichtgeschwindigkeit daherkommt, muß für die Energie-Impuls-Beziehung das sog. Relativistische Dreieck bemüht werden. Aber das wurde in den bisher erfolgten Beiträgen ja schon gesagt.

Die Strampler können nun auch noch in einer bestimmten Richtung ausgerichtet werden (Polarisation) usw.

Gruß
__________________
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  #19  
Alt 26.08.07, 22:01
Eyk van Bommel Eyk van Bommel ist gerade online
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Registriert seit: 08.07.2007
Beitr?ge: 3.798
Standard AW: Was ist ein Photon?

Zitat:
Zitat von Verwirrter Beitrag anzeigen
Die sendet genau ein Photon = ein TEILCHEN je Sekunde in Richtung meines Detektors, der entsprechend regelmäßig Ping macht.
So wie ich es verstanden habe, macht der Takt die Farbe

Also du kannst nicht ein Photon in einer bestimmten Zeit abgeben und dann sagen es hat diese Farbe. In diesem Fall würde die „Ping-rate“ mit steigender Wellenlänge steigen. Die Frage ist nur ob du einen Detektor bauen kannst der den Unterschied zwischen 1 und 5 Photonen mit geringem Abstand, merken würde

Da aber Licht werde Welle noch Teilchen ist, kannst du hier nur Grenzbereiche betrachten.

Kleine Gutenachtgeschichte nötig?
Dann lasse dir von mir die Geschichte eines Affrika-Reisenden erzählen der vor langer Zeit von seiner Reise aus Afrika zurück nach Europa kam und den Leuten zuhause erklären wollte was ein Nashorn ist. Da sich die Menschen hier sich einfach nicht vorstellen konnten wie es aussieht, zeichnete er einen Drachen und ein Einhorn auf und meinte „Stellt euch eine Mischung aus beidem vor!“. Beides waren Fabelwesen mit deren Hilfe er ein reelles Objekt beschrieben hat. Welle und Photon sind zwei physikalische „Fabelbeschreiungen“ eines reellen Objektes, getrennt gesehen existieren aber beide nicht!

Gut er hätte ein Nashorn zeichnen können , aber dann wäre es keine Gutenachtgeschichte geworden und wir hätten alle nichts daraus gelernt.
__________________
Phantasie ist wichtiger als Wissen, denn Wissen ist begrenzt. A.E
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