Haben Sonnenstrahlen eine Masse?
Hi, ich hab mal eine ganz ganz dumme Frage.
Sonnenstrahlen sind doch eigentlich energiereich, was sich z.B. an Solaranlagen zeigt. Müssten diese dann nach Einstein nicht auch eine Masse haben denn E=mc²?
Falls ja, müsste ich das Licht dann als Teilchen (Photonen) betrachten? Denn eine Welle hat doch eigentlich keine Masse?
8 Antworten
Man kann Photonen auch eine Masse und einen Impuls zuordnen. Dadurch Resultiert auch der sogenannte Strahlungsdruck der Photonen:
https://de.wikipedia.org/wiki/Strahlungsdruck
Falls ja, müsste ich das Licht dann als Teilchen (Photonen) betrachten? Denn eine Welle hat doch eigentlich keine Masse?
Ja das ganze nennt sich Welle-Teilchen Dualismus. Laut der Koppenhagener Deutung lässt sich dieser Welle-Teilchen Dualismus so verstehen, dass die Photonen zwar Teilchen sind, aber die Aufenthaltswahrscheinlichkeit, also die Frage mit welcher Wahrscheinlichkeit das Photon den Punkt A nach x Sekunden erreicht, ist eine Wellenfunktion.
Somit verhält sich ein Photon zwar grundsätzlich wie eine Welle sobald es allerdings mit Materie interagiert verhält es sich wie ein Teilchen.
Wichtig bei der Koppenhagener Deutung ist allerdings, dass es wie der Name sagt nur eine Deutung ist, ein möglicher Ansatz wie man das ganze Verstehen kann, die Natur hinter diesen Phänomenen übersteigt allerdings die Vorstellungskraft eines Menschen.
Es geht btw auch der Umgekehrte Weg, so betrachtet man Elektronen in der klassischen Elektrotechnik gerne als Teilchen, diese können sich aber ebenfalls bewegen wie Wellen, was man sich beim Elektronen Tunnelrastermikroskop zu nutze macht. Das ganze wird dann Materiewelle bezeichnet:
https://de.wikipedia.org/wiki/Materiewelle
Btw ein nettes Gadge womit man den Druck den Strahlung ausübt auch sehen kann ist die sogenannte Lichtmühle
Edit:
Ich sehe gerade dass für die Lichtmühle die Theorie des Strahlungsdrucks bereits wiederlegt ist da dieser zu gering ist.
Es gibt allerdings noch eine andere Anwendung des Strahlungsdrucks:
Danke für die Ergänzung. :)
Ja die Koppenhagener Deutung hat so ihre Schwächen, allerdings find ich sie recht anschaulich um auch nicht Physik versierten Menschen den Welle Teilchen Dualismus näher zu bringen.
Nawassnu?
Masse oder Gewicht?
Auf Wikipedia steht:
Ferner bestimmt die Masse eines Systems dessen Ruheenergie. Aufgrund der Äquivalenz von Masse und Energie unterscheiden sich die beiden Größen Masse und Ruheenergie nur durch den konstanten Faktor Lichtgeschwindigkeit zum Quadrat.
Masse und Ruheenergie sind also effektiv ein und dasselbe. Die Ruheenergie ist die Gesamtenergie, die ein Objekt hat, wenn es sich nicht bewegt. Und da ein einzelnes Photon nicht still stehen kann, kann es auch keine Ruheenergie haben. Folglich ist es Masselos.
In dem Artikel steht außerdem:
Umgekehrt muss man nach derselben Gleichung einem System immer auch eine Masse zuschreiben, wenn es Ruheenergie besitzt, d. h. wenn es beim Gesamtimpuls null noch Energie hat. ... Auch masselose Objekte (z. B. zwei oder mehr Lichtquanten) können also Systeme bilden, die eine Masse haben.
Ein System aus zwei oder mehr Photonen kann also sehr wohl eine Masse besitzen. Ein Beispiel dafür wäre eine Box, die innen mit perfekten Spiegeln ausgekleidet ist und mehrere Photonen enthält.
Also kurzum - Ja, aus E=mc^2 kann man ableiten, dass auch Photonen eine Masse haben, wenn man mehrere von ihnen als ruhendes Gesamtsystem betrachten kann. Im Grunde ist die Frage ob etwas Masse hat oder nicht also nur eine Frage der Definition von Masse.
Sind es nicht Wellen/Teilchen?
Man sollte noch hinzufügen, dass nicht alle Wechselwirkungen mit Materie zu einem Kollaps der Wellenfunktion und damit zu teilchenähnlichem Eigenschaften von Licht führen. Beugung wäre ein Beispiel. Nur solche die als "Messung" einzuordnen sind, was die Koppenhagener Deutung nach meinem Wissen aber auch einfach unter den Teppich kehrt XD