Licht mit geringer Amplitude?
Hi, was genau ändert sich, wenn Licht eine geringere Amplitude hat und ist die irgendwie technisch veränderbar? Und hängt die Energie einer Lichwelle von Amplitude und Wellenlänge ab? Also ist ein energiereiches Licht mit geringer Amplitude aber sehr hoher Wellenlänge möglich?
2 Antworten
Da kommt der Welle-Teilchen-Dualistmus ins Spiel. Ganz grob vereinfacht breitet sich Licht wellenförmig aus, kann aber nur in bestimmten Portionen, Quanten genannt, Ausgstraht und absorbiert werden.
Die Energie eines einzelnen Quants ist proportional zur Frequenz und damit umgekehrt proportional zur Wellenlänge. Kurzwelliges UV ist in dem Sinne energiereicher als langwelliges IR.
Nach dem Wellenmodell entspricht die Amplitude wie bei allen Wellen der Auslenkung und der Schnelle, jedenfalls laienhaft gesehen, und zwar in Form der elektrischen und magnetischen Felder. Nach dem Teilchenmodell der Anzahl der Photonen, also Lichtteilchen.
Mit energiereichen kurzwelligen Licht kannst du z.B Moleküle spalten, mit energiearmem langwelligen nicht, auch wenn 100mal soviel an Energie ankommt.
Nein die Amplitude entspricht einer bestimmten Leistung. Die Energie ist aber die selbe. Heißt also, je größer die Amplitude wird, desto intensiver wird es und intensität ist Gleichzusetzen mit der Helligkeit des Lichts.
Der kleinste Bestandteil einer elektromagnetischen Welle ist das Photon und die Energie und die damit verbundene Wirkung des Photons ist direkt proportional zur Frequenz:
E=h*f
je mehr Photonen wir in gleicher Zeit auf die reise schicken, desto intensiver wird unsere elektromagnetische Welle. Das ist das was wir als Sendeleistung verstehen z.b. bei der Funktechnik.
Ist ja auch klar, denn mehr Photonen in gleicher Zeit bedeutet auch automatisch für jedes Photon E=h*f mehr Energie in gleicher Zeit. Und die Leistung ist bekanntermaßen Energie pro Zeit bzw Arbeit pro Zeit:
P=E/t=W/t
Das ist übrigens auch der Grund warum uns W-LAN nichts anhaben kann aber die elektromagnetischen Wellen in einer Mikrowelle das Essen erhitzen können. Wir fangen ja durch das abgestrahlte W-LAN nicht an zu kochen und das liegt eben genau an der Leistung die Intensität, die Sendeleistung ist schlichtweg zu klein, als das W-LAN uns signifikant erwärmen würde doch der Frequenzbereich 2,4-5GHz (Mikrowellenstrahlung) ist der selbe Bereich nur eben die Intensität also der Ausschlag der Amplitude ist eine andere.
richtig wird ja auch heller weil in gleicher Zeit mehr Photonen die alle untereinander die gleiche Energie mitbringen ankommen und dadurch wird es intensiver das entspricht einer abgestrahlten Leistung.
Für die einfache Vorstellung brauchen wir nicht besonders zu differenzieren. Es geht schlicht und einfach nicht anders aus. Ein einzelnes Lichtpaket bringt eine bestimmte Energie mit. Wenn nun mehrere "Lichtpakete" gleichzeitig auf die Reise schicken, dann bringt ja auch jedes dieser "Lichtpakete" seinen Energieanteil mit. Das heißt die Energie summiert sich entsprechend auf.
Auf die Photonen selber brauchen wir so genau gar nicht einzugehen aber es muss so sein, wenn wir wollen, dass die Energieerhaltung stimmt und das tun wir ja. Das heißt wenn das Licht intensiver wird, dann wird auch die Amplitude größer und es wird heller die FARBE aber bleibt identisch, denn die Farbe die ist von der Energie der einzelnen Energiepakete den "Photonen" abhängig und die hängt von der Frequenz ab. Blau ist Energiereicher als Rot weil blau eine kürzere Wellenlänge hat.
Also nochmal. Die LEISTUNG ist das entscheidende. Die Energie des Lichts selber die ja von der Frequenz abhängig ist, die bleibt gleich du hast nur mehr Energiepakete in gleicher zeit. Damit die Lichtquelle also Licht der gleichen Energie intensiver also mit einer höheren Amplitude abstrahlen kann muss sie dazu in gleicher Zeit mehr Arbeit leisten. Also die Menge dieser Energieportionen in gleicher Zeit wird größer, deshalb wird die Lichtquelle auch mehr Leistung aufweisen.
Die Frage kannst du so nicht stellen:
- Ändert sich bei den von dir beschriebenen Veränderungen auch die Farbe des Lichts
- Ist die Farbwahrnehmung subjektiv, was u. a. bedeutet, dass die Wahrnehmungsfähigkeit unserer Sinne nicht für alle Frequenzen gleich stark ist.
Die Frage nach der Helligkeit ist damit kaum zu beantworten, denn ein UV-Licht würdest du nicht sehen, egal wie "hell" es ist.
Stell dir eine Lichtquelle wie einen Ballwurfautomat vor: Es können verschiedene große Bälle mit identischer (Licht)Geschwindigkeit rauskommen.
Wenn du dieselbe Masse erreichen willst, brauchst du viele kleine oder wenige große Bälle. Die Energie (Leistung mal Zeit) ist schlicht die Gesamtmasse der Bälle.
Die Masse pro Ball entspricht der Frequenz des Lichtes. Die Anzahl der Bälle pro Zeit derselben Größe entspricht der Amplitude.
Ein kleiner Ball wird kaum Schaden anrichten, egal wie viele (Energie) es sind. Deshalb ist langwelliges Licht (kleine Frequenz) auch ungefährlich und kurzwelliges (z. B. UV) kann großen Schaden anrichten (wie ein mega fetter Ball).
Dein Auge ist ein Netz, große Bälle hält es auf, kleine nicht (ganz grob vereinfacht). Deshalb ist es - meiner Meinung nach - schwierig, von mehr oder weniger "hell" zu sprechen.
"Wenn du dieselbe Masse erreichen willst, brauchst du viele kleine oder wenige große Bälle. Die Energie (Leistung mal Zeit) ist schlicht die Gesamtmasse der Bälle."
Noch genauer wäre es eigentlich der Gesamtimpuls (Masse x Geschwindigkeit) aller Bälle, der zur übertragenen Energie beim Licht korrespondiert. Da aber die Geschwindigkeit immer dieselbe ist, passt das als Veranschaulichung trotzdem ;)
Also der Impuls der Bälle wäre eigentlich mit der Frequenz (und damit auch der Energie) eines Lichtteilchens gleichzusetzen.
Wenn du denselben Gesamtimpuls erreichen willst, brauchst du viele kleine oder wenige große Bälle. Die Energie (Leistung mal Zeit) des Lichts ist schlicht der Gesamtimpuls der Bälle.
Müsste das nicht bedeuten, dass eine Lichtquelle, die Licht mit hoher Amplitude ausgibt mit der selben Energie viel heller erscheint, als eine Lichtquelle, die Licht mit niedriger Amplitude ausgibt? Und zwischen Licht als Partikel und Licht als Welle muss ja auch immer differenziert werden.