Ist jede Strahlung gleich schnell?

8 Antworten

Deine Überlegungen sind nicht dumm. Sie beruhen aber auf einer falschen Annahme, die auf einer falschen Interpretation der symbolischen Darstellung von Wellen beruht. Strahlung bewegt sich gradlinig (sofern sie nicht z.B. durch eine Masse abgelenkt wird). Strahlung hat eine Wellenlänge, aber diese Wellenlänge manifestiert sich nicht wie bei mechanischen Wellen in einer räumlichen Ausdehnung. Die Wellenform der Strahlung ist nur eine Vorstellung. Die Phase, die ein Photon hat, kann man sich auch als Zeigerstellung in einem Einheitskreis vorstellen. Damit wäre auch deine zweite Frage geklärt: Im Vakuum bewegt sich (sichtbares) Licht genau so schnell wie UV-Strahlung oder Radiowellen, nämlich mit c=3*10^8 m/s und zwar gradlinig.

Es ist schon lange bekannt, dass die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum konstant und unabhängig von Frequenz bzw. Wellenlänge ist. Also haben alle elektromagnetischen Schwingungen, von Radiowellen bis Gammastrahlen die gleiche Geschwindigkeit.

Der Denkfehler liegt bei der Zuordnung der Transversalschwingung zum Teilchen Phänomen. Diese Schwingung ist ausschließlich der Wellenausbreitung zuzuordnen, bei der sich Felder bewegen. Bei der Ausbreitung als Photon(Teilchen) darf man nicht die anschaulichen Eigenschaften der Welle hin einmischen. Dieses paradox hat schon die Entdecker gestört, und es kann anschaulich nicht aufgelöst werden.

Licht hat nach den gängigen Modellen beide Eigenschaft, die von Wellen und die von Teilchen. - einige Eigenschaften lassen sich durch das eine Modell besser erklären, andere durch das andere, eine bessere Erklärung haben wir (bisher) nicht.

Daraus müsste man schließen, dass Licht eigentlich weder Teilchen noch Welle, sondern "etwas drittes" ist, dass beide Eigenschaften vereint, aber Deine Vorstellung, dass sich Lichtteilchen "in S-Kurven" fortbewegen, ist falsch.

Das liegt wahrscheinilich an einem falschen Bild vom Begriff "Welle". Selbst eine Wasser-Welle entsteht nicht dadurch, dass sich irgendetwas "S-förmig" bewegt, sondern dadurch, dass sich durch gradliniges Anstoßen von Wassermolekülen an einer Stelle mehr oder weniger Wasser befindet. Der Begriff "Welle" wurde aber bei ihrer Entdeckung für elektromagnetische u. ä. Wellen m. E. nur gewählt, weil sie sich sehr ähnlich verhalten wie die bekannten und da schon gut erforschten Wasser-Wellen, nicht weil sie im Grunde das Gleiche wären.

Genauer / besser kann ich es leider auch nicht erklären, bin auch kein Physiker :( ...

Nachtrag:

Auch der Begriff "Teilchen" im Sinne der Physik (gilt auch für die "atomaren Teilchen" wie Elektronen und Protonen, für Quarks, das Higgs-Boson u. a. m) ist nicht so zu verstehen, dass da irgendwelche winzigen Kügelchen unterwegs sind, nur die Dinger (wie immer sie auch aussehen würden, wenn man sie denn sehen könnte) verhalten sich (teilweise) so, als wären sie das.

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Doch, was das Licht genau ist, ist geklärt. Es ist beides: Welle und Teilchen. Je nach Beobachtungsmethode stellt man das eine oder das andere fest. Wenn man nach Teilchen Ausschau hält, findet man Teilchen, und wenn man nach Wellen sucht, findet man Wellen.

Was mit den Wellen gemeint ist, nämlich diese sich ausbreitenden Schwingungen des elektromagnetischen Feldes, versteht natürlich nur, wer sich unter einem elektromagnetischen Feld überhaupt etwas vorstellen kann. Genau das fehlt Dir noch, und das ist die Richtung, in der Du weitergehen solltest, um besser durchzublicken.

Mach Dich zunächst mit elektrischen und magnetischen Feldern vertraut und damit, wie sie sich gegenseitig erzeugen, sobald Veränderung und Bewegung ins Spiel kommt. Diese Vorgänge hat Michael Faraday erforscht und wenn Du seine Experimente verstehst, bist Du schon einen großen Schritt weiter. Ein sich veränderndes magnetisches Feld erzeugt ein elektrisches Feld. Ein sich veränderndes elektrisches Feld erzeugt ein magnetisches Feld. Weil das so ist, gibt es auch elektromagnetische Wellen, bei denen elektrisches und magnetisches Feld schwingen und sich dabei gegenseitig erzeugen. Die Geschwindigkeit, mit der diese Wellen sich ausbreiten, ist die Lichtgeschwindigkeit. Sie hängt, jedenfalls im Vakuum, nicht von der Frequenz ab, sondern ergibt sich aus den elektrischen und magnetischen Eigenschaften des Raumes: c = 1/√(με). Forscher, die diese Zusammenhänge aufgedeckt haben, waren James C. Maxwell und Heinrich Hertz.

Hier... https://www.youtube.com/watch?v=6oOTmM2U0Z8 ...wird in einer Animation gezeigt, wie sich die Welle von einer Sendeantenne aus ausbreitet. Eingezeichnet ist die elektrische Komponente des Feldes.

Was es genau ist, scheint noch nicht geklärt zu sein.

dieser satz vermittelt eine ziemlich falsche vorstellung, wie wenn man heute immer noch grübelt ob es jetzt eine (klassische) welle oder ein (klassisches) teilchen ist und die wissenschaft diese frage irgendwann einmal zu gunsten einer der beiden möglichkeiten entscheiden wird. das ist falsch, es ist geklärt was licht ist, nur lautet die antwort weder (klassische) welle noch (klassiches) teilchen. mit dem welle-teilchen-dualismus (der aus der zeit noch vor der quantenmechanik stammt) verhält es sich ein bisschen so als würdest du sagen: "heißt die hauptstadt von deutschland entweder Paris oder London? diese frage ist immer noch ganz eindeutig geklärt". wir haben eine bisher korrekte beschreibung aller mit licht in zusammenhang stehnden phänomene, aber es ist eben keine theorie der klassischen physik mit ihren wellen und teilchen.

Nehmen wir an, "Lichtteilchen" würden sich wellenförmig ("in S-Kurven") durch den Raum bewegen.

sorry, diese vorstellung ist völlig falsch. alles was du daraus ableitest musst du daher ebenfalls verwerfen.

der zusammenhang zwischen "photonen" und einer elektromagnetischen welle wie wir sie aus der klassischen physik kennen ist absolut nicht so einfach und sehr abstrakt. ich werde mal schauen ob ich irgendwo eine gute darstellung finde, weiß aber nicht ob man sowas wirklich einfach darstellen kann. (wer ein bisschen vorwissen hat, ich habe hier: http://www.drillingsraum.de/room-forum/showthread.php?tid=599&pid=29880#pid29880 mal versucht ein bisschen was darüber zu schreiben, denke aber nicht dass das was dabei rausgekommen ist wirklich sehr hilfreich ist)

prinzipiell empfiehlt sich diese beiden vorstellungen nicht zu mischen, d.h. wann immer man mit der klassischen theorie rechnen kann (und das kannst du wenn du nicht wirklich quantemechanische prozesse betrachtest sondern zB. "lichtstrahlen" von der sonne oder sonst wo), dann mach das auch und vergiss die photonen.

und nochmal:

"Lichtteilchen" würden sich wellenförmig ("in S-Kurven") durch den Raum bewegen.

das am besten schnell wieder vergessen, mit der vorstellung funktioniert es überhaupt nicht.

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