Woraus bestehen Photonen?
Korrigiert mich wenn ich falsch liege:
Das Spektrum der für uns sichtbaren elektromagnetischen Strahlung nennen wir Licht, dieses besteht aus Photonen.
Was aber sind diese Photonen? Sie verhalten sich wie Wellen und wie Teilchen, sind sie deshalb aber Teilchen, kann man sie sich atomähnlich vorstellen oder sind sie als etwas gänzlich abstraktes zu begreifen?
Bitte um genaue, ernstgemeinte Antworten, Danke!!
4 Antworten
Wir sind auf einem viel zu kleinen Massstab, als dass wir die Frage nach einem "woraus" beantworten könnten. Auch ein "was" ist eher problematisch. Wie ist die richtige Frage: Sie verhalten sich wie eine Welle oder wie ein Teilchen, sie haben eine Frequenz und eine Energie, die mit dieser Frequenz zusammenhängt. (Weil sie eine Energie haben, haben sie eine Masse, die aber für ein sichtbares Photon bloss 10^-36 kg beträgt...) Sie können miteinander interferieren, können Elektronen anregen und werden ausgesandt, wenn ein Elektron "runterfällt", werden in Form von Schwarzkörperstrahlung ausgesandt...
Was dich verwirrt, ist wahrscheinlich der Begriff Photon, der zu stark den Teilchencharakter betont. "Licht verhält sich wie ein Teilchen" meint, dass Licht in Portionen unterteilt ist und nicht ein riesiger, beliebig teilbarer Haufen ist. Einstein, der das Photon 1905 zum ersten Mal verwendete (und dafür prompt den Nobelpreis bekam), nannte es auch nicht so, er sprach von Lichtpfeilen. Ein Photon ist ganz anders als ein Teilchen im klassischen Sinn.
Wenn dich die Materie (Wortwitz unbeabsichtigt) interessiert, kannst du mal ein paar Videos zum photoelektrischen Effekt suchen, da wird klar, warum Licht gequantelt sein muss.
Ich hoffe, ich habe mehr geklärt als verwirrt...
HelpfulHelper
Ist zwar eine alte Antwort aber eine Korrektur gehört trotzdem rein.
Photonen haben keine Masse.
Nur weil sie eine Energie haben, müssen sie keine Masse haben. Die Einstein'sche berühmte Gleichung E=mc^2 gilt auch nicht für masselose Objekte.
Aus der Relativitätstheorie kommt man auf die Beziehung E²=(p*c)² + (m*c²)² wobei hier "m" für die Ruhemasse steht (und p für den Impuls). Somit ist die korrekte Beziehung für ein Photon E=p*c. In der modernen Physik bezieht man sich nur auf die Ruhemasse. Der alte Begriff der relativistischen Massenerhöhung wird nicht mehr verwendet.
Ein Photon kann man sich so direkt nicht vorstellen, da es sowohl Teilchen als auch eine Welle ist.
Das treffendste Bild ist aber sicher aus SciFi-Serien bekannt. Man kennt vielleicht kleine runde Energiekügelchen, die manchmal durch die Gegend sausen. So kann man sich das vielleicht sehr abstrakt vorstellen. Ein Quant, eine ganz kleine Energieportion, ein leuchtender Punkt, der sich geradlinig bewegt. Ich denke, dass es das am besten trifft.
Ich hoffe, dass das deine Frage trifft.
Ein Photon besteht aus Energie. (nicht aus Materie)
In der Schulphysik wurden sie wenn ich mich richtig erinnere einfach als Energiequanten bezeichnet...eben einfach pure Energie mit absurden Eigenschaften. (Welle-Teilchen-Dualismus etc.) Wenn ich mich letztens in der Uni nicht verhört habe ist das Photon in der Quantenelektrodynamik oder Quantenfeldtheorie auch Vermittlerteilchen für elektromagnetische Wechselwirkung. Das alles liefert aber keine Antwort auf deine Frage wie sie nun aufgebaut sind.
Ich schätze im Endeffekt liefert jede große Theorie ein ein wenig anderes Bild, aber alles läuft auf etwas sehr abstraktes heraus.
Da Photonen eine Energie haben, haben sie ein Masseäquivalent, genau. Licht wird auch von Gravitation beeinflusst!
Eine Masse haben sie scheinbar, da das Gravitationsgesetz auch auf Licht zu wirken scheint. (siehe bspw: https://de.wikipedia.org/wiki/Gravitationslinse )
Ich studiere Physik im zweiten Semester, aber derart interessante Sachen werden leider frühestens im 3. Semester besprochen.
Danke erstmal!
Was ich mir aber auch schon gedacht habe ist, dass sie nichts Abstraktes sein können, wären sie pure Energie, denn dann bestünden sie aus oder wären im Endeffekt ja auch nichts anderes als Materie (denn: E=mc^2)?
Was studierst du wenn ich fragen darf?