Ist jede Strahlung gleich schnell?

7 Antworten

Du hast gleich mehrere Denkfehler, hast aber teilweise recht:

  • Zum einen vermischt Du die beiden Betrachtungsweisen des -> Welle-Teilchen-Dualismus.

  • Zum anderen bringst Du -> Phasengeschwindigkeit und -> Gruppengeschwindigkeit,durcheinander. Diese sind nur im Vakuum identisch.

  • Mit einem Punkt hast Du (teilweise) recht: In einem Medium hängt die -> Lichtgeschwindigkeit von der Wellenlänge ab. Deswegen spaltet z.B. ein Prisma weißes Liht in ein Farbspektrum.

Bei allem mit -> weiß Wiki weiter.

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.

Also, so wie du das zu erklären versuchst, ist es tatsächlich etwas kompliziert. Bei deiner Erklärung müsste demnach eine langsam schwingende Welle sich auch langsamer bewegen, was dazu führt, dass IR- und UV-Strahlen nicht gleichzeitig eintreffen würden.

Nimm das Beispiel Laserpointer:

Ein roter Laser hat eine andere Wellenlänge als ein blauer Laser. Demnach müsste laut deiner Erklärung der rote Laser (der mit der kürzeren Wellenlänge) auch später an der Wand aufleuchten als der blaue (mit der längeren Wellenlänge). Das ist aber nicht so. Licht bewegt sich immer in Lichtgeschwindigkeit auf einer geraden Linie von der Leuchtquelle weg. IR- und UV-Strahlen bewegen sich gleich schnell, allerdings in einer anderen Wellelänge, was deren Farbe definiert.

Das ist das gleiche Prinzip übrigens bei Tönen: Hohe Töne schwingen schneller (=kurze Wellenlänge), ertönen jedoch gleich schnell wie tiefe Töne (=lange Wellenlänge).

So verständlicher?

Wie kommen dann Physiker auf die Wellenlänge? Wenn sich das Photon also garnicht wellenförmig, sondern auf einer Gerade bewegt, was hat dann die Welle zu bedeuten? Was hat das für eine Auswirkung, wenn Welle z.B. ihr Maximum/Minumum erreicht? Ich weiß nur, dass die Energie des Photons die Wellenlänge bestimmt.

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@phil310m

Man geht davon aus, dass Photonen schwingen.

Veranschaulichen könnte man das in etwa so:

Ein theoretisch stillstehendes Photon hüpft auf und ab. Bewegt es sich während dem Hüpfen in immer konstanter Geschwindigkeit nach vorne, entsteht eine Welle, deren Bewegung eigentlich eine Gerade ist, durch das "Hüpfen" allerdings eine Welle darstellt. Je "aktiver" ein Teilchen ist, sprich je mehr Energie es hat, umso schneller hüpft es. Bzw. Umgekehrt: Je schneller das Teilchen schwingt, umso mehr Energie besitzt es.

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@fserenade

Ganz einfach: Sie denken ein Teilchen musste sich wellenförmig bewegen, dabei beschreibt die Amplitude nur die elektromagnetische Feldstärke.

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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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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.

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