Wie kann ein Photon nichts wiegen und 0 MeV haben, wie genau kann da trotzdem was entstehen?

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6 Antworten

Ein Photon hat durchaus Energie - sichtbares Licht etwa 1,5 bis 3,0 eV. Das reicht aus, um Elektronen in der Atomhülle anzuregen (und bei genügend Einstrahlung für einen Sonnenbrand).

Neue Teilchen entstehen bei diesen Energien noch nicht. Aber es gibt auch deutlich energiereichere Photonen, bei denen die Energie ausreicht um - in Wechselwirkung mit anderen Teilchen - neue Teilchen entstehen zu lassen.

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Das Photon hat nicht eine Energie von 0MeV, sondern eine Ruheenergie von 0MeV und somit eine Masse von 0MeV/c².

Als masseloses »Teilchen« (das Wort ist hier fast schon überstrapaziert) ist seine Energie abgesehen von eventuellen Gravitationspotentialen mit seiner kinetischen Energie identisch und streng proportional zu seinem Impuls p, und seine Geschwindigkeit ist identisch gleich c.

Allerdings kann man schlecht beim Photon von Fortbewegung mit c sprechen, denn man kann es wegen seiner scharf bestimmten Energie und seinem ebenfalls scharf bestimmten Impuls ebensowenig lokalisieren wie einen Ton auf einer Gitarrensaite, der ja auch die gesamte Saite beansprucht. Für Lichtsignale kann man das hingegen sagen.

Bewegt sich ein massebehaftetes Teilchen mit

(1 – δ)c

mit sehr kleinem δ, so ist der Lorentzfaktor etwa

γ ≈ 1/√{2δ}

und die kinetische Energie folglich

(γ – 1)mc² ≈ ({1 – √{2δ}/√{2δ})mc² ≈ γmc² = pc,

d.h. die kinetische Energie kommt immer näher an die Gesamtenergie (die proportional zum Impuls ist) heran, die Ruheenergie wird ein mit schrumpfendem δ immer mehr vernachlässigbar, wenngleich auch nur wurzelartig.

Im Ruhesystem eines solchen Teilchens ist nicht die Geschwindigkeit eines in dieselbe Richtung bewegten Lichtsignals kleiner, sondern seine Frequenz, und zwar so, dass es im Grenzfall verschwinden muss. So ist Licht: Will man es einholen, ist es weg.

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Ein Photon ist kein atomares Teilchen mit Masse. Das stellt man sich gerne so vor, führt aber in die Irre. Im Prinzip stellt ein Photon die kleinste Energieportion dar, die mittels elektromagnetischer Strahlung übertragen werden kann. Energie hat aber grundsätzlich keine Ruhemasse.

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Es wiegt eh etwas, aber nur wenn es sich bewegt.

Bewegung entsteht durch Krafteinwirkung und erzeugt dadurch Energie, welche im sich bewegenden Photon steckt. Trifft es auf Materie wird diese Energie wieder zu Kraft und beschleunigt diese dann wieder.

Und da Masse und Energie dasselbe ist, steigt mit der Geschwindigkeit die Masse.

Wobei ich auch nicht verstehe, warum eine Masse von 0 dann mit v = c ein wenig Masse hat.

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Zuerst die Grundlagen - dann die Spezialgebiete wie Teilchenphysik.

Du scheinst ja nicht einmal den Unterschied zwischen den Größen Masse, Energie und Gewicht zu kennen.

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der grund deiner verwirrung: die volle gleichung lautet nicht E=mc² (das gilt nur im ruhesystem des jeweiligen teilchens, und photonen haben kein ruhesystem), sondern

E=Wurzel[(pc)²+(mc²)²]

wobei p der impuls ist.

photonen sind masselsos, daher setze m=0 (das ist was du bei wikipedia gelesen hast), und du erhältst E=pc, also die energie eines photons ist proportional zu seinem impuls (aber beides niemals 0, auch wenn es beliebig klein sein kann).

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Kommentar von Usedefault
21.08.2016, 20:50

Was für eine Größe ist der Impuls? Welche Einheit hat der Impuls im Normalfall?

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