Diskussion:Photon
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Wechselwirkung von Photonen mit Materie
Was ist mit weiteren WW, wie zB den beiden kohärenten Streuprozessen Thomson- und Rayleigh-Streuung? Sie stellen doch ebenfalls eine wesentliche Photon-Materie-WW dar.
ThomsonStreuung findet statt, wenn Photonen an (quasi) freien Elektronen gestreut werden, die Photonenenergie für einen Nachweis des Comptoneffekts jedoch nicht ausreicht.
Rayleigh-Streuung hingegen ist ebenfalls eine typisches Beispiel für Photon-Materie-WW. (Photonen-Streuung an Atomen bzw genauer an gebundenen Elektronen) Stichwort: Himmelblau/Abendrot
Sollten diese im o.g. Abschnitt nicht ebenfalls im entsprechenden Energiebereich eingeordnet/genannt werden? Ggf könnte auch ein eigenständiger Artikel "Wechselwirkung von Photonen mit Materie" sinnvoll sein, indem man nach und nach alle WW-Arten (mit Materie) zusammenfasst und erläutert. --PZim 17:41, 4. Jan. 2011 (CET)
Klein-Gordon-Gleichung?
Im Text steht u.a.: Diese Wellengleichung ist der Spezialfall der Klein-Gordon-Gleichung (KGG) für masselose Felder bzw. Teilchen. Das ist m.E. nicht ganz richtig; gemeinsam haben sie zwar, dass sie in allen Komponenten (also in den Raumkomponenten und in der Zeit, im Unterschied etwa zur Schrödinger-Gleichung) zweiter Ordnung sind, aber die KGG bezieht sich auf skalare Felder und beschreibt Spin-0-Teilchen, während die Gleichung im Artikel ist eine vektorielle Gleichung darstellt. Das Photon ist nun mal ein Spin-1-Teilchen, ein Vektorboson, und "gehorcht" gerade nicht der KGG. Immerhin liefert die KGG einige Eigenschaften, die auch für Photonen gelten: Es gelten keine Erhaltungssätze, und seine Wellenfunktion ist reell.--Slow Phil 17:21, 23. Feb. 2012 (CET)
Falsche Aussage über Lichtgeschwindigkeit
Im Artikel heißt es: "Falls die Photonen eine Masse größer als null hätten, wäre wegen der Energie-Impuls-Relation die Geschwindigkeit v der Photonen auch im Vakuum kleiner als c"
Das ist nicht richtig. Wenn die Photonen im Vakuum langsamer wären, wäre ihre Geschwindigkeit immer noch bei genau c, denn c ist ja gerade definiert als die Geschwindigkeit von Photonen im Vakuum. Man muss das irgendwie umformulieren. Leider kann man aber nicht schreiben, dass die Geschwindigkeit der Photonen dann geringer wäre als 299.792.458 Meter pro Sekunde. Denn ein Meter ist ja gerade definiert als die Strecke, die das Licht im 299.792.458sten Teil einer Sekunde zurücklegt. Richtig wäre also die Aussage: "Falls die Photonen eine Masse größer als null hätten, wäre ein Meter kürzer als er tatsächlich ist." --139.162.153.158 13:08, 22. Sep. 2015 (CEST)
- Nicht wirklich. Die Naturkonstante "Lichtgeschwindigkeit" ist die obere Grenzgeschwindigkeit. Diese Konstante existiert völlig unabhängig von der Ausbreitung von Licht. Ihr Wert geht in viele Formeln ein, insbesondere in die für die Äquivalenz von Masse und Energie. Dass die obere Grenzgeschwindigkeit mit der Geschwindigkeit zusammenfällt, mit der sich elektromagnetische Strahlung im Vakuum ausbreitet, ist eine Folge der Masselosigkeit des Lichts.---<)kmk(>- (Diskussion) 13:29, 22. Sep. 2015 (CEST)
- Hui, ich glaube die Beantwortung der Frage, ob die "Grenzgeschwindigkeit" unabhängig von der Geschwindigkeit des Lichts ist, könnte einen längeren wissenschaftlichen Aufsatz füllen. Ich halte den Einwand jedenfalls für berechtigt und habe versucht den fraglichen Satz so umzuformulieren, dass klar ist, was gemeint ist. --Pyrrhocorax (Diskussion) 13:44, 22. Sep. 2015 (CEST)
- So lang wird der Aufsatz nicht. Eigentlich reicht der Hinweis, dass man zur Motivation/Herleitung der speziellen Relativitätstheorie an keiner Stelle Licht, oder allgemeiner elektromagnetische Felder, braucht.
- Tatsächlich besteht einer der beliebteren didaktischen Zugänge zur SRT darin zunächst mit Gedankenexperimenten die wesentlichen Aussagen der Theorie herzuleiten. Für die Gedankenexperimente werden ausschließlich Züge, Uhren und Synchronisierungen und Beschreibungen aus der Sicht verschiedener Beobachter benötigt. In den Ergebnissen kommt unter anderem eine Konstante für Grenzgeschwindigkeit c vor, über deren Wert die Gedankenexperimente keine Aussage machen. Im Anschluss stellt man fest, dass die Maxwellgleichungen nur dann voll mit der aus Gedankenexperimenten hergeleiteten SRT verträglich sind, wenn man die in ihnen vorkommenden Konstanten µ0 und e0 so wählt, dass sie mit c in dem bekannten arithmetischen Zusammenhang stehen. Daraus folgt dann direkt, dass sich elektromagnetische Wellen im Vakuum mit der Geschwindigkeit c ausbreiten.
- Von Deinen Umformulierungen sehe ich irgendwie nichts in der Versionsgeschichte.--01:39, 23. Sep. 2015 (CEST)
- Gemeint war diese Bearbeitung. Bei Einstein ("Zur Elektrodynamik bewegter Körper") werden explizit die Uhren mittels Lichtsignalen synchronisiert. Außerdem setzt Einstein explizit die Unabhängigkeit der Lichtgeschwindigkeit vom Bewegungszustand des Senders voraus. Ich weiß nicht, wie Einsteins Argumentation ohne Licht funktionieren soll. Außerdem geht es in dem Artikel ja schon dem Titel nach um Elektrodynamik (obwohl man heute die RT immer eher in der Mechanik ansiedelt). Wenn also c eine Konstante wäre, die nichts mit der Ausbreitung elektromagnetischer Wellen zu tun hat, dann wäre ziemlich überraschend.--Pyrrhocorax (Diskussion) 14:31, 23. Sep. 2015 (CEST)
- Ich sage ja auch nicht, dass der lichtlose Weg der einzige Zugang zur SRT wäre. Aber es ist einer der unter theoretischen Physikern beliebteren. Seit Einsteins Wunderjahren ist einige Zeit ins Land gegangen und gerade bei dem axiomatischen Aufbau haben sich andere, in gewisser Weise "elegantere" Wege und Aspekte ergeben. Dazu gehört auch die recht frühe Einführung von und Argumentation mit Minkovski-Diagrammen. Einstein hat die SRT ausdrücklich mit dem Ziel entwickelt, die Unverträglichkeiten zwischen Maxwellgleichugnen und sonstiger (mechanischer) Physik zu heilen. Entsprechend ist es wenig verwunderlich, wenn er in sich seinen Original-Arbeiten auf diesen Aspekt konzentriert.
- Im Zusammenhang mit der Grenzgeschwindigkeit ist es aber egal, ob und wie häufig der lichtlose Weg in der Lehre gegangen wird. Wesentlich ist, dass dieser Weg existiert. Denn er zeigt, dass die SRT als solche keine Maxwellgleichungen und damit auch keine Ausbreitung von elektromagnetischen Wellen braucht.---<)kmk(>- (Diskussion) 20:33, 23. Sep. 2015 (CEST)
Bei Mittelstaedt "Klassische Mechanik" wird meiner Erinnerung nach abgehandelt, dass die Formeln der Lorentztransformation samt einer Grenzgeschwindigkeit v_oo allein schon aus genauer Begriffsbildung der Mechanik folgen (einschl. der Möglichkeit v_oo => unendlich, also Galilei-Transf.). Dass das Licht sich mit v_oo fortpflanzt, ist dagegen ein empirisches Detail. Das wäre mal vorm Weiterdiskutieren eine Leseempfehlung.--jbn (Diskussion) 11:41, 23. Sep. 2015 (CEST)
- Mein Reden! :-) (Wobei ich eigentlich auch nur wieder gebe, was man mir damals im Diplomstudium beibrachte. Nicht das hier der Eindruck entsteht, ich hätte ein besonders ausgeprägtes theoretisch-physikalisches Standbein.) ---<)kmk(>- (Diskussion) 20:36, 23. Sep. 2015 (CEST)
Ruhesystem
Photonen haben kein Ruhesystem. Nein wirklich nicht. Da hilft auch keine Mittelung über wie viele Photonen auch immer. Natürlich kann man formal Energien addieren. Nur betrachtet man dann nicht ein aus zwei Teilchen bestehendes physikalisches System, sondern ein elektromagnetisches Feld. Wer anderes behauptet, möge die Ortsdarstellung der Wellenfunktion eines Systems aus aus zwei Photons mit entgegen gesetztem Impuls hinschreiben. Es ergeben sich lehrreiche Hürden.
Das ist keine Haarspalterei, sondern hat Auswirkungen auf die weitere Interpretation. Insbesondere kann man nicht sinnvoll die Energie des Lichtfelds ausrechnen und dann anteilsweise einzelne Photonen zuordnen. Wer es dennoch tut, sollte sich überlegen, wie sich ein Wechsel in ein relativ zum ursprünglichen Bezugssystems bewegtes Bezugssystem auswirkt: Der Dopplereffekt sorgt dafür, dass das eine Photon in der Frequenz nach oben und das andere in der Frequenz nach unten verschoben wird. Als direkte Folge wird die den Photonen zugeordnete Masse geändert. Das ist für eine relativistische Invariante wie die Masse nicht wirklich gesund.
Ich dachte über diese Klippe wären wir langsam mal hinweg.---<)kmk(>- (Diskussion) 01:20, 23. Sep. 2015 (CEST)
Kleine Vermutung
Masseträgheit entsteht nur dadurch, daß die Gesamtmasse des Universums einen lokalen Schwerpunkt erzeugt, der sich aber nur durch Verzögerung bei der Beschleunigung bemerkbar macht, weil alles -und damit auch der Schwerpunkt- mitwandert. Das ist Gravitationswirkung, die Bremswirkung erzeugt. Photonen entstehen vermutlich immer dann, wenn ein Elektron gegenüber einem Proton einen gewissen Mindestabstand unterschreitet. An jedem Raumpunkt der Überschneidung eins. Und zwar ist die wieder zurückgebbare Energie eines so entstandenen Photons dann der bei einem solchen Abprall entstandenen Energie entgegengesetzt. Damit bleibt der Energieerhaltungssatz gewahrt. Selbe Energie, entgegengesetzter Vektor. Jetzt entsteht aber vermutlich in der Regel nicht bloß ein Photon, sondern mehrere, die dann eine interagierende Bindung eingehen. Das ist die wellenförmige Schwingung. Das Photon hat Lichtgeschwindigkeit. Blaues Licht setzt sich aber wohl aus mehr Photonen zusammen als rotes, hat also mehr Energie. Die Raumauflösung ist bei Photonenbewegungen vermutlich genauer und weniger stark quantisiert("abgerundet"). Der Compton-Effekt ist einfach, weil ein paar von den gebundenen Photonen eines einzelnen Lichtstrahls vom Elektron (und Proton?) absorbiert werden, die restlichen aber erhalten bleiben, die dann statistisch gesehen in der Summe eine andere Bewegungsrichtung annehmen. Man kann das Rätsel wahrscheinlich lösen. Man darf nur nicht alles glauben. Die Belohnung ist ein logisches Modell, das alles erklärt. Ob das nun wirklich der Realität entspricht, ist egal. Man muß damit die Realität nur lückenlos simulieren können.