Was ist ein Photon?

[Verwirrter]

Ein Photon ist ein Quant, richtig?
Die kleinste Energieeinheit, unteilbar, ja?

Nun gibt es Licht in X Wellenlängen, also Photonen, die offenbar unterschiedliche Energien sind/tragen (wie auch immer). Ein Photon mit 10THZ hat doch mehr Energie als eines mit - sagen wir o,ooo1 HZ. Auf einer Seite harte Gamma-strahlung (unendlich steigerbar?), auf der anderen Seite - was?

Wie passt das zusammen?

Anschlußfrage:

Wie muß ich mit eine EMW (oder ein einzelnes Photon) mit Null Komma soundsoviel Hertz vorstellen? Was kann man messen?
Die tiefsten Frequenzen, die ich kenne, sind ULFs für die U-Boot Kommunikation...

Danke für (Laiengerechte) Antworten...

[Hamilton]

Ein Photon ist ein Modell für Licht.
So wie es für bestimmte Situationen ausreicht eine Karte im Maßstab 1:200000 zu haben auf der nur Autobahnen und Bundesstraßen eingemalt sind und andere Situationen, wo man am liebsten eine 1:100 Detailkarte vom Einkaufszentum hätte, gibt es auch in der Physik verschiedene Modelle, die ein und das selbe Ding aus der Realität beschreiben. (in diesem Fall die Welt an sich)

Licht ist Realität, Photonen, EM-Wellen oder wasweißich sind Modelle. Jedes Modell hat seine Grenzen und bevorzugte Anwendungsgebiete.

Photonen eignen sich gut um sichtbares Licht, UV, Röntgen und Gammastrahlung zu beschreiben.
Gewisse Versuche, wie z.B. der Einsteinsche Photoeffekt verlangen nach einer Teilchen/Quantenbeschreibung.

Rotes Licht, Radiowellen u.s.w. beschreibt man bevorzugt klassisch mit EM-Wellen. Nichtsdestotrotz kann man beide Modelle auch für ungeeignete Skalen verwenden, der Erkenntnisgewinn ist meist nicht sehr hoch und oft wird es dann auch falsch.

[Verwirrter]

Danke, aber was ist dann bitte ein Quant? Ich habe mich gelehrt, daß ein Quant die absolut unteilbare Energieeinheit (Ding, das zur Übermittlung von irgendwas fähig, resp. geeignet ist) ist (sein soll). Quant=Photon, ja?
Wieso gibt es dann noch Unterschiede? Dicke und dünne Quanten? Also, bitte... Ich kenne die Heisenbergsche Länge und Zeit. Gibt auch die Heisenbergsche Energie?

Die Teilch-sichtweise ist legitim, oder?
Ich kann mir ohne weiteres ein Gammastrahlen "Ding=Photon" vorstellen.
Aber ich kann mir kein 1 hoch -x HZ Ding vorstellen, das durch die Gegend fliegt.

P.S.: Die Frage steht bewußt im Schulforum, das ist mein Niveau (+ein paar Bücher)

[Hamilton]

Tja es gibt bestimmt viele Meinungen, was ein Quant ist...
Wenn ich es jetzt erkläre, dann gibt das nur mein Verständnis davon wieder.

Ein Quant ist ein Objekt für das die Gesetze der Quantenmechanik gelten.
Die gelten zwar grundsätzlich für alle Objekte, aber für den Grenzfall viele Teilchen und große Massen, gilt die "normale" klass. Mechanik.

Ein Quant ist also ein Teilchen, das eine kleine Masse also so was <10^-20 kg
hat und eine ebenfalls kleine räumliche Ausdehnung. In der Mechanik sowie Quantenmechanik betrachtet man gern Punktmassen.

Mit der Unteilbarkeit ist das so:
In einem Quantensystem, das normalerweise aus einem Teilchen(Quanton) in irgendeinem Potential besteht (siehe SGL ganz oben auf der Seite, da steht im Grunde nur E= E_kin + E_pot, wobei im QM-Sinne E = -ih dt und E_kin = p²/2m, mit p(x) = -ih dx und E_pot = V(x) ist), sind oftmals nur diskrete Energiezustände erlaubt. D.h. anders als in der Mechanik, wo ein Teilchen jede beliebige Energie annehmen kann, weil es jede beliebige Geschwindigkeit annehmen kann, gibt es in der QM oft nur abzählbare Energieniveaus in dem sich das System befinden kann. Im Wasserstoffatom z.B. sind diese Energieniveaus etwa -13,6eV * 1/n², wobei n=1,2,3,4....
Man sagt dann die Energie ist Quantisiert. Das H-Atom kann ein "passendes" Photon, also eines mit der Energie von E=E1-E2 absorbieren und in den Zustand mit der Energie E2 wechseln, vorrausgesetzt natürlich, es war vorher in E1.
So kommen auch die Linien im Spektrum zustande.

Deine Vorstellung von Quant "Ding, das zur Übermittlung von irgendwas fähig, resp. geeignet ist) ist (sein soll)"
geht eher in die Richtung Austauschteilchen. Das ist es aber nicht, das ist eher speziell und hat mehr mit dem Gebiet Elementarteilchen/Standardmodell zu tun.

[richy]

Hi
Frequenz der EM Welle entspricht dem Impuls des Photons. E=h*f
Amplitude der EM Welle entspricht der Anzahl der Photonen
Immer noch verwirrt ? :-)

[JGC]

Ich habs....


Ein Photon ist ein bestimmtes, energiegeladenes Raumvolumen, das durch seine Eigenschwingung entsprechend seiner Grösse entsprechend frequentielle EM-Wellen abstrahlen kann..

Wäre so eine Beschreibung korrekt??

Sie würde sich nicht darum scheren müssen, warum
Mikrowellenphothonen "Sandkorngrösse" aufweissen und Radiowellen "Planetengrösse" und noch viel grösser aufweisen können...

In ihr würde nur das verkörperte Energiepotential zählen...

JGC

[Hamilton]

.. p = ħk
E ist Energie nicht Impuls...

[Hamilton]

nein ist es definitiv nicht
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.

Weiterführende Hinweise: Googlen nach QFT/QED!

[richy]

E ist Energie nicht Impuls...

Energie des Photons: E=m*c^2=p*c, p=Impuls=m*c
Zusammenhang zur Frequenz:
p*c=h*f, meinetwegen noch c=lambda*f
Das war doch das Verstaendnisproblem oder ?
Wie sieht man einem Photon die Frequenz der EM Welle an ? An seinem Impuls.
Wie sieht man Photonen die Amplitude der EM Welle an ? An deren Anzahl.

Oder nicht ?

[Hamilton]

m ist für Photonen aber 0. (bei E=mc² ist m die Ruhemasse)
dein Zusammenhang stimmt aber trotzdem (ist äquivalent zu p = ħk)
k ist Wellenzahl = 2pi/lambda