Rayleigh Streuung - Energieerhaltung Photon?

[Ich]

Beispiel, zwei gleiche Kugeln haben im Schwerpunktsystem v1=+v bzw. v2=-v und prallen aufeinander. Nach dem Stoß haben sie v1=-v und v2=+v. Viel Impulsübertrag, kein Energieübertrag.
Im mit +v bewegten System haben sie vor dem Stoß v1=0 und v2=-2v, nach dem Stoß v1=-2v und v2=0. Die Energie wurde komplett übertragen (bekannt aus dem Billardsport).
Der Stoß ist natürlich unabhängig vom Bezugssystem elastisch. Das Kriterium dafür ist nicht, dass kein Energieübertrag stattfindet, sondern dass die Summe der kinetischen Energien erhalten bleibt. Man kann die Energie also auch von einem Teilchen auf viele verteilen.

[Mordor]

Okay ja das leuchtet ein so hätte ich jetzt einen elastischen Stoß auch verstanden mein Gedankenproblem lag nur darin dass bei einem elastischen Stoß wenn ich z.B. eine Folie mit X Photonen beleuchte und viele Photonen einen Druck ausüben dass sich dies ja irgendwio in der Frequenz der Photonen niederschlagen müsste da eben ein Impuls übertagen wird und die Energie eines Photons letzendlich die Wellenlänge ist.. Ich hatte in Gedanken eher so Prozesse wie einen Fußball der auf einen LKW geschossen wird. Der Fußball gibt die kinetische Energie ab an die LKW Plane, der LKW ist viel zu schwer aber dennoch vibriert die Plane und gibt die Energie als Schallwellen / Luftbewegung wieder ab.

Meine Schlussfolgerug war eben (auch wenndas LKW Beispiel schlecht gewählt ist) dass auch bei Reyleigh die Ablenkung eines Photons (eine Wechselwirkung mit dem Stoßpartner) einen gewisse Impuls übertragen müsste. Nur dass sich dieser (da elastisch) eben nicht z.B. in einer Ionisation äußert sondern einfach ein sehr sehr winziger Bewegungsimpuls (Strahlungsruck z.B.) Dagegen ist im Wikipedia Artikel die Rede dass ja keine also null Energie übertragen wird. Wohingegen andere Artikel aber wieder von "negligible" also vernachlässigbar aber eben nicht null sprechen.
Vielleicht denke ich da auch einfach viel zu "klassisch"

. In Rayleigh scattering, photons are
scattered by bound electrons in a process in which the atom is
neither ionized nor excited. The photon loses only a negligible
fraction of its energy, since the recoil is by the entire atom including
the nucleus, rather than by an individual atomic electron as in the
Compton effect

https://dspace.balikesir.edu.tr/xmlu...=1&isAllowed=y


LG

[Ich]

Zitat von Mordor

Okay ja das leuchtet ein so hätte ich jetzt einen elastischen Stoß auch verstanden mein Gedankenproblem lag nur darin dass bei einem elastischen Stoß wenn ich z.B. eine Folie mit X Photonen beleuchte und viele Photonen einen Druck ausüben dass sich dies ja irgendwio in der Frequenz der Photonen niederschlagen müsste da eben ein Impuls übertagen wird und die Energie eines Photons letzendlich die Wellenlänge ist..

Der Energieübertrag ist komplett vernachlässigbar, solange die Folie sich nicht bewegt. Wenn es dich interessiert und du mathematisch fit genug bist, solltest du da mal ein bisschen rechnen, dann wird das klarer.

Ich hatte in Gedanken eher so Prozesse wie einen Fußball der auf einen LKW geschossen wird. Der Fußball gibt die kinetische Energie ab an die LKW Plane, der LKW ist viel zu schwer aber dennoch vibriert die Plane und gibt die Energie als Schallwellen / Luftbewegung wieder ab.

Wie gesagt, je kleiner die Masse des Stoßpartners, desto mehr Energie kriegt er ab.

Meine Schlussfolgerug war eben (auch wenndas LKW Beispiel schlecht gewählt ist) dass auch bei Reyleigh die Ablenkung eines Photons (eine Wechselwirkung mit dem Stoßpartner) einen gewisse Impuls übertragen müsste. Nur dass sich dieser (da elastisch) eben nicht z.B. in einer Ionisation äußert sondern einfach ein sehr sehr winziger Bewegungsimpuls (Strahlungsruck z.B.)

Dir wurde schon gesagt, dass Impuls etwas anderes ist als Energie. Impulsübertrag ist bei einem Stoß immer vorhanden, Energieübertrag nicht.

Dagegen ist im Wikipedia Artikel die Rede dass ja keine also null Energie übertragen wird. Wohingegen andere Artikel aber wieder von "negligible" also vernachlässigbar aber eben nicht null sprechen.
Vielleicht denke ich da auch einfach viel zu "klassisch"

Das ist auch klassisch so. Im Schwerpunktsystem gibt es beim elastischen Stoß keinen Energieübertrag, exakt Null. Im Ruhesystem des schwereren Stoßpartners gibt es einen, aber der ist vernachlässigbar, wenn der Stoßpartner sehr viel schwerer ist. Weil sein Ruhesystem dann auch fast dem Schwepunktsystem entspricht.

[Hawkwind]

Zitat von Ich

Im Schwerpunktsystem gibt es beim elastischen Stoß keinen Energieübertrag, exakt Null. Im Ruhesystem des schwereren Stoßpartners gibt es einen, aber der ist vernachlässigbar, wenn der Stoßpartner sehr viel schwerer ist. Weil sein Ruhesystem dann auch fast dem Schwerpunktsystem entspricht.

Einleuchtendes Argument.
Wen es interessiert, die Algebra dazu ist wirklich sehr überschaubar, z.B. hier
https://www.forphys.de/Website/mech/cmcollis.html

[Mordor]

Erstmal danke für eure Geduld mit mir

Dir wurde schon gesagt, dass Impuls etwas anderes ist als Energie. Impulsübertrag ist bei einem Stoß immer vorhanden, Energieübertrag nicht.

Ich vermute auch dass hier eines meiner größten Gedankenprobleme liegt dass ich schlicht Impuls und Energie als das selbe angesehehen habe

Das ist auch klassisch so. Im Schwerpunktsystem gibt es beim elastischen Stoß keinen Energieübertrag, exakt Null. Im Ruhesystem des schwereren Stoßpartners gibt es einen, aber der ist vernachlässigbar, wenn der Stoßpartner sehr viel schwerer ist. Weil sein Ruhesystem dann auch fast dem Schwepunktsystem entspricht.

Ich komme langsam mit insbesondere durch die von Hawkind verlinkten Grafiken wird das tatsächlich sehr anschaulich. Desweitern habe ich auf Youtube von "Physikcoach" auch ein sehr anschauliches Filmchen vom Thema elastische vs.
inelastische Stöße entdeckt welches ich jetzt einfach mal auf mich wirken lasse.

Also anschaulich lässt sich unser Beispiel wohl mit der Bande des Billardtisches vergleichen. Die Bande ist eine feste unbewegliche Masse und wenn wir jetzt die Reibung des Tisches vergessen würde die Kugel einfach von der Bande abprallen und mit mit gleicher Geschwindigkeit weiterfliegen. Oder?

[Ich]

Zitat von Mordor

Also anschaulich lässt sich unser Beispiel wohl mit der Bande des Billardtisches vergleichen. Die Bande ist eine feste unbewegliche Masse und wenn wir jetzt die Reibung des Tisches vergessen würde die Kugel einfach von der Bande abprallen und mit mit gleicher Geschwindigkeit weiterfliegen. Oder?

Genau. Gegensätzlicher Impuls, gleiche Energie.
Im Ruhesystem des Tisches aber eben nur in der Näherung, dass der Tisch sehr viel schwerer als die Kugel ist. Praktisch macht das natürlich weniger aus als die vernachlässigte Reibung bzw. Inelastizität.

[Mordor]

Vielen herzlichen Dank ich glaube jetzt ist der Groschen gefallen

Liebe Grüsse