Wie kann man sich z.B. Licht als Welle vorstellen?
Soweit ich weiß, kann man sich Licht oder auch Elektronen als Teilchen oder Welle vorstellen.
Jetzt ist mir aufgefallen, dass ich mir die Welle immer als ein Teilchen vorgestellt habe, dass sich quasi entlang dieser Welle bewegt. Was falsch sein muss, da in dem "Wellen-Modell" ja eigentlich kein Teilchen vorkommt (?).
Wie kann man sich also die Welle vorstellen? Ich hoffe, die Frage ist irgendwie verständlich :D
Und was hat dann die Wellenlänge zu bedeuten?
5 Antworten
Es gibt nur entweder/oder, aber nicht beides zusammen (Teilchen auf einer Welle). Je nach Modell verwenden wir entweder Teilchen oder Wellen, da sich bestimmte Eigenschaften des Lichtes nur mit Teilchen erklären lassen und andere nur mit Wellen.
Der Welle-Teilchen-Dualismus ist eine Erkenntnis der Quantenphysik, wonach den Objekten der Quantenphysik gleichermaßen die Eigenschaften von Wellen wie die von Teilchen zugeschrieben werden müssen.
https://de.wikipedia.org/wiki/Welle-Teilchen-Dualismus
Die Wellenlänge (bzw. Frequenz) ist verantwortlich für die Energie, je höher die Frequenz (kürzer die Wellen), desto energiereicher ist das Licht (z.B. blau ist energiereicher als rot).
Beispiel: Der Photoeffekt (herausschlagen von Elektronen) lässt sich mit dem Teilchenmodell erklären, Interferenzen (hell/dunkel) mit dem Wellenmodell.
Interferenz bedeutet Überlagerung zweier Wellen, sodass durch Verstärkung und Abschwächung helle und dunkle Zonen entstehen.
Hallo Fraser174,
Licht ist warhscheinlich weder eine Welle, noch besteht es aus definierbaren Teilchen (Photonen) wie wir uns Das anschaulich ausmalen..
Beide Annahmen sind nur 'mathematische Modelle', aber in der Physik aüsserst hilfreich, da sie im Experiment richtige Vorhersagungen erzielen.
Man kann, oder besser, sollte sich eine solche Welle aber nicht 'real' vorzustellen versuchen, sie ist nur ein 'Rechenhilfsmittel'.
Die 'Wellenlänge' ergibt sich (unter Annahme des Wellencharakters) aus der Frequenz der Strahlung. Je niedriger die Frequenz, desto höher die Wellenlänge. Aber Das ist eigentlich ein völlig anderes Thema.
MFG automathias
Wie man heute weiß, sind Photonen (als "Teilchen" betrachtet) unteilbare Portionen von Energie, deren jede gegeben ist durch eine elektromagnetische Kugelwelle, deren Radius sich mit Lichtgeschwindigkeit vergrößert.
Sie entstand infolge beschleunigter Bewegung eines elektrisch geladenen Teilchens (meist eines Elektrons) und stellt sich schnell als "recht verbeult" dar, da sie um Hindernisse herum gebeugt wird.
Eine Portion von Energie ist genau dann unteilbar, wenn sie nur ganz oder gar nicht verbraucht werden kann.
Da irrst du dich gewaltig (wie das Doppelspalt-Experiment zeigt, gehen auch einzelne Photonen immer durch beide Spalten).
https://www.gutefrage.net/frage/punkte-gleich-wellen#answer-331681452
Ich hab den Eindruck, du versuchst das Teilchen- und Wellenmodell irgendwie unter einen Hut zu bringen, aber es klappt nicht so recht.
Nehmen wir lieber ein Elektron als Beispiel. Es kann in einem Impulseigenzustand sein, in diesem Fall ist Betrag und Richtung seiner Geschwindigkeit exakt festgelegt, sein Ort hingegen völlig unbestimmt. Es kann in einem Ortseigenzustand sein, in diesem Fall ist sein Ort exakt festgelegt, seine Geschwindigkeit aber völlig unbestimmt, sowohl Betrag als auch Richtung. Physikalisch sind beide Zustände nicht, ein reales Elektron wird also in einem Zustand, wo sowohl Ort als auch Impuls etwas verschmiert sind. Trotzdem bewegt sich ein Elektron nicht in alle Richtungen gleichzeitig, wie eine Kugelwelle, eine bestimmte Richtung hat die höchste Wahrscheinlichkeit, die anderen sind sehr unwahrscheinlich.
Genauso auch beim Photon: Ja, quantenmechanisch betrachtet, ist seine Bewegungsrichtung nicht hundertprozentig exakt bestimmt, aber das macht ein Photon nicht zu einer Kugelwelle, die sich in alle Richtungen ausbreitet. Eine Richtung ist nämlich viel wahrscheinlicher als alle anderen.
Im klassischen Grenzwert schlägt das Elektron oder eben Photon dann die wahrscheinlichste Richtung ein, genauer gesagt den Erwartungswert aller Richtungen.
Beim Elektron liegt der Fall doch ganz anders: Es geht zwar auch durch beide Spalten gleichzeitig, ist aber alles andere als eine unteilbare Portion von Energie. Nach einer Abschätzung von Thomas Görnitz ist es Summe von etwa 10 hoch 30 harmonischen Wellen, und wie Heisenbergs Unschärferelation zeigt, modifiziert sich diese Summe ständig (d.h. die einzelnen Portionen von Energie, aus denen das Elektron besteht, haben ganz unterschiedliche Lebensdauer und keineswegs alle gleichen Entstehungszeitpunkt).
Hallo grtgrt,
Ich bitte vorab um Entschuldigung !
Aber Deine Antwort ist, vom Stand der heutigen Physik gesehen, kompletter Unsinn.
Woher hast Du dieses wirre Halbwissen ?
MFG automathias
Dann kennst du wahrscheinlich einige Ergebnisse der Quantenphysik zu wenig: Nicht alle machen halt beim Standardmodell der Elementarteilchenphysik (welches Elementarteilchen als unteilbar sieht).
Hallo noch mal grtgrt,
Dies sind keine 'Ergebnisse' der Quantenphysik sondern reine Spekulationen.
Etwas Besseres(verifizierbares) als das 'Standardmodell der Elementarteilchenphysik' haben wir leider zur Zeit nicht.
MFG automathias
Das Standardmodell ist nützlich, aber halt nicht das genaueste Modell (es berücksichtigt ja nicht, dass auch jedes Elementarteilchen - jedes Elektron etwa - Summe einer riesigen Anzahl von QuBits ist).
Ich nehme jetzt einfach mal an, dass du die Arbeiten von Thomas Görnitz zu wenig kennst. Görnitz war bis 2009 (als er in Pension ging) Professor für Didaktik der Physik an der Johann-Wolfgang-Goethe-Universität Frankfurt am Main. Schwerpunkt seiner Arbeiten war die Fortführung eines Ansatzes, der auf Carl Friedrich v. Weizsäcker zurückgeht und auf die Quantenfeldtheorie, nach der sich ja nun wirklich selbst noch jedes Elementarteilchen als Summe harmonischer Feldanregungen darstellt. Erst sie (sog. QuBits) sind die wirklich nicht mehr weiter zerlegbaren Bausteine all dessen, was Energie darstellt.
Hallo grtgrt,
Ich kenne die Arbeiten von Thomas Görnitz tatsächlich nicht. Werde dies allerdings sofort nachholen.
Vielen Dank für Deine ausführliche Antwort !
MFG automathias
Der Begriff: Wellen-Teilchen-Dualismus sollte schon lange in Teilchen-Energieportionen meiner Meinung nach umgenannt werden. Das wuerde die Betrachtung des Lichtes als Welle nicht veraendern aber das Model Licht als Teilchen zu verstehen erheblich erweitern. Nach wie vor gilt fuer die Beschreibung des Lichtes aber immer noch entweder (Welle) Oder (Photon), da beides zusammen nicht geht.
Elektromagnetische Strahlung ist lediglich eine elektrische und magnetische Welle, die "verzahnt" sind in dem Sinne, dass sie dieselbe Periode und Wellenlänge haben und in Phase sind, auch die Amplituden hängen zusammen (sind aber nicht gleich). Sieht etwa so aus: https://de.wikipedia.org/wiki/Elektromagnetische_Welle#/media/Datei:EM-Wave.gif
Eine Kugelwelle breitet sich in alle Richtungen aus, ein Photon hat aber einen in eine bestimmte Richtung gerichteten Impuls und breitet sich in eben diese Richtung aus. Eine Kugelwelle kann also nur von vielen Photonen erzeugt werden, ein einzelnes Photon ist keine Kugelwelle.