Form der elektromagnetischen Wellen im Photonenbild?
Für elektromagnetische Wellen werden in Lehrbüchern sinusförmige elektrische/magnetische Feldstärkenverläufe angenommen.
Nicht-sinusförmiges kann dann über Fourier durch Beimischung höherer Harmonischer zusammengebaut werden. Jede Lösung der Wellengleichung lässt sich durch Überlagerung von ebenen Wellen zusammenbauen.
Im Photonenbild hat man Energiepakete eindeutiger Energie und Frequenz mit E=h⋅f.
Wie sieht dort die Beimischung höherer Harmonischer aus? Sind das dann andere Photonen mit anderer Frequenz? Oder ist so etwas möglich wie ein Photon, das eine elektromagnetische Welle mit nicht-sinusförmigem Wellenverlauf repräsentiert?
Anders formuliert: Dröselt die Quantisierung überlagerter elektromagnetischer Wellen das Frequenzgemisch vorher auf oder quantisiert sie das Gemisch?
2 Antworten
Welle und Teilchen sind nur zwei Sichten auf das Gleiche im Sinne der Unschärferelation. Erzwingt man experimentell Ortsschärfe, hat man Teilchen, erzwingt man Impulsschärfe*, hat man Wellen. Anders gesagt: das Absolutquadrat einer Wellenfunktion an einem Ort ist die Wahrscheinlichkeitsdichte, dort ein Teilchen mit entspr. Impuls "anzutreffen". Eine Fouriersynthese in Wellensicht entspricht damit einer Mischung aus Teilchen verschiedener Impulse.
*) der Impuls hängt direkt mit der Wellenlänge zusammen. Wirklich genau kann man die Wellenlänge aber nur bei einem unendlich langen Wellenzug messen - je kürzer der Wellenzug, desto genauer der Ort, desto unschärfer die Wellenlänge und damit der Impuls.
für jeden wellenvektor gibt es einen auf- und absteigeoperator. ein zustand des elektromagnetischen feldes beinhaltet natürlich eine überlagerung verschiedener frequenzen und verschiedener besetzungszahlen.