Frage von Usedefault, 83

Hat ein Photon von Anfang an v = c?

Hallo!

Nach F = m * a müsste keine Kraft wirken, um keine Masse zu beschleunigen!

Wird das Photon überhaupt beschleunigt, oder hat es schon bei der Emission v = c?

Lg

Hilfreichste Antwort - ausgezeichnet vom Fragesteller
von grtgrt, 31

Ein Photon entsteht überall dort, wo sich eine elektrische Ladung beschleunigt bewegt.

Das Photon selbst muss man sich vorstellen als Kugelwelle, deren Radius sich (stets und gleich von Anfang an) mit Lichtgeschwindigkeit vergrößert. Wo diese Welle auf Hindernisse trifft und dennoch weiter existiert, wird sie um das Hindernis herum gebeugt. Je öfters das passiert, desto mehr gleicht die Kugelwelle ihrer Form nach der Hülle eines mehr und mehr zerknautschen Wasserballs.

Zudem ist das Photon eine Portion von Energie. Wie groß diese Portion ist, ergibt sich aus der Frequenz der Welle.

Das Photon hört schlagartig auf zu existieren, sobald sich diese Portion von Energie mit einem Materieteilchen vereinigt (z.B. mit einem Elektron eines Atoms). 

Kommentar von Usedefault ,

Warum hat man das virtuelle Photon nicht anders getauft, um etwaige Mehrdeutigkeit zu beseitigen?

Kommentar von grtgrt ,

Es besteht kein Grund dafür, denn auch ein virtuelles Photon ist ein Photon - virtuell wird ein Photon (oder irgendein Elementarteilchen) immer dann genannt, wenn es nur so extrem kurz existiert, dass man es einzeln nicht beobachten kann.

Kommentar von Usedefault ,

Zwei Elektronen würden sich über 10 LJ Entfernung doch abstoßen und ihre virtuellen Austauschphotonen würden 10 Jahre durchs Weltall düsen, oder nicht?

Kommentar von grtgrt ,

Diese Aussage kann ich nicht nachvollziehen.

Kommentar von Usedefault ,

Wenn sich zwei Elektronen in einem Abstand von 10 Lichtjahren zueinander befinden, so wirkt zwischen diese auch eine abstoßende Kraft, welche aber erst nach 10 Jahren das jeweils andere Elektron erreicht.

Und wenn virtuelle Photonen für den Austausch dieser Kräfte verantwortlich sind, müssen sie ja 10 Jahre durchs Weltall schwirren.

Kommentar von SlowPhil ,

Der Ausdruck »virtuelle Partikel« ist irreführend. Hierzu empfehle ich Dir diesen Artikel: https://profmattstrassler.com/articles-and-posts/particle-physics-basics/virtual...

Kommentar von grtgrt ,

Der Begriff virtueller Teilchen ist ein treffendes Beispiel dafür, dass kein physikalisches Modell wirklich genau ist: Sie alle sind nur mehr oder weniger genau.

Steven Hawking stellt zudem fest (Zitat aus http://www.zeit.de/1993/34/mein-standpunkt ):

Es hat keinen Zweck, sich auf die Wirklichkeit zu berufen, weil wir kein modellunabhängiges Konzept der Wirklichkeit besitzen.

Antwort
von Reggid, 25

zur korrekten beschreibung von photonen benötigts du die relativitätstheorie.

mit der klassischen mechanik ( F = m * a ) kommst du hier nicht weiter.

ich denke mit einem buch zum thema wäre dir mehr geholfen, als hier lauter einzelne fragen zu stellen. mit einzelnen fragen kannst du einzelne verständnisschwierigkeiten klären, mir scheint aber dir fehlen so ziemlich alle grundlagen.

Kommentar von Usedefault ,

Sukzessive wird mein Vorstellungsvermögen in vielen Bereichen gefestigt und von Tag zu Tag bilden die Fragmente ein konsistenteres Gesamitbild von der Wirklichkeit.

Antwort
von DieMilly, 42

F=m*a gilt nur für Masseteilchen. Ein Photon hat keine Masse; die spezielle Relativitätstheorie besagt für ein masseloses Teilchen, dass es sich immer mit Lichtgeschwindigkeit durch den Raum bewegt.

Kommentar von Usedefault ,

Wenn man die Formel F = m * a für eine massebehaftete Bewegung verwendet und die Masse steigt durch die Bewegung, dann müsste ja die Formel eine Reihe bzw. Funktion sein, oder?

Welchen Begriff verwendet man statt der Masse, um die Bewegungsenergie in die gesamte Masse zu integrieren?

Kommentar von DieMilly ,

Das hast du auch schon bei einer Rakete, weil diese Treibstoff ausstößt und daher leichter wird, also ist F(t) = m(t)*a, wenn a konstant ist. Wenn man das korrekt ausrechnet, erhält man die "Raketengleichung".

Kommentar von Usedefault ,

Und wie nennt man den Faktor Masse auf Grund der Bewegung, wenn Masse nur die Ruhemasse ist?

Kommentar von DieMilly ,

Relativistische Masse - allerdings gilt dieses Konzept heute als unsauber. Wir reden stattdessen einfach von der kinetischen Energie, nicht mehr von einer Erhöhung der Masse.

Kommentar von Usedefault ,

Aber die kinetische Energie ist ja dann relativ oder? Weil wenn ein schnelles Objekt z. B. ein Auto im Straßenverkehr auf ein fast so schnelles Auto auffährt, dann wird weniger Energie übertragen, als wenn ein Auto in eine Wand kracht.

Kommentar von SlowPhil ,

Aber die kinetische Energie ist ja dann relativ oder?

Natürlich - das »war« sie immer schon, d.h. es ist schon nach der Galilei-Newton'schen Mechanik so.

Absolut ist bereits in deren Rahmen überhaupt nicht Energie, sondern Energiedifferenz.

Kommentar von DieMilly ,

Um es genauer zu sagen: Energie ist erhalten, aber nicht invariant.

Antwort
von Wechselfreund, 37

Ein Photon existiert nur mit Lichtgeschwindigkeit.

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