Frequenz eines Photon

Slash · #1 26.12.17, 10:56

Zitat:

Zitat von Bernhard

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?

Bernhard · #2 26.12.17, 11:15

Zitat:

Zitat von Slash

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.

Marco Polo · #3 26.12.17, 12:21

Zitat:

Zitat von Bernhard

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.

Timm · #4 26.12.17, 14:05

Zitat:

Zitat von Marco Polo

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.

Slash · #5 26.12.17, 14:37

Zitat:

Zitat von Timm

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?

Marco Polo · #6 26.12.17, 15:00

Zitat:

Zitat von Timm

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/

Timm · #7 26.12.17, 15:32

Zitat:

Zitat von Marco Polo

Das steht so auch bei Joachims Quantenwelt:

p.s. hier noch der Link
http://www.quantenwelt.de/licht/photonen/

Ich habe den Artikel noch nicht gelesen aber es wäre erst mal gut, eine Definition für die "Länge eines Photons" zu haben. Wenn Photonen unendlich lang sind, dann würde ich das so interpretieren, daß die Unsicherheit der Position des Photons zwischen 0 und unendlich ist.

Bernhard · #8 26.12.17, 15:44

Zitat:

Zitat von Timm

Ich habe den Artikel noch nicht gelesen aber es wäre erst mal gut, eine Definition für die "Länge eines Photons" zu haben.

Die Bezeichnung "Länge eines Photons" sollte generell vermieden werden. Photonen sind Quantenobjekte und sind deshalb weder perfekte Wellen noch punktförmige Objekte.

Zitat:

Wenn Photonen unendlich lang sind, dann würde ich das so interpretieren, daß die Unsicherheit der Position des Photons zwischen 0 und unendlich ist.

In der Quantenmechanik werden keine Unsicherheiten, sondern Wahrscheinlichkeiten berechnet.

Timm · #9 26.12.17, 16:06

Zitat:

Zitat von Bernhard

Die Bezeichnung "Länge eines Photons" sollte generell vermieden werden. Photonen sind Quantenobjekte und sind deshalb weder perfekte Wellen noch punktförmige Objekte.

In der Quantenmechanik werden keine Unsicherheiten, sondern Wahrscheinlichkeiten berechnet.

Deshalb habe ich weiter oben Wahrscheinlichkeiten erwähnt.
Ich sage nicht, daß Unsicherheiten berechnet werden, sondern spreche von der Unsicherheit der Position. Wie würdest Du diese Aussage von Joachim interpretieren?

Werden Photonen im Moment der Wechselwirkung als punktförmig betrachtet?

Bernhard · #10 26.12.17, 18:52

Zitat:

Zitat von Timm

Wie würdest Du diese Aussage von Joachim interpretieren?

Bei dem Zitat, das Marco Polo oben verwendet hat, geht es auch um eine konstante Aufenthaltswahrscheinlichkeit. Im Spezialfall der ebenen Welle ist diese Aufenthaltswahrscheinlichkeit über einen unendlich langen Weg im Mittel konstant, wobei man sich die ebene Welle besser als Strom von Photonen vorstellen sollte. Bei einem einzelnen Teilchen (Photon, Elektron o.ä.) ist es eigentlich zweckmäßiger die Aufenthaltswahrscheinlichkeit so zu normieren, dass sie innerhalb eines endlichen Kastens ungleich Null ist und außerhalb des Kastens Null ist.

Zitat:

Werden Photonen im Moment der Wechselwirkung als punktförmig betrachtet?

In der Stringtheorie nein. In der QED schon.