Lichtstrahlen und Lichtbuendel?

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3 Antworten

Lichtstrahlen sind im Grunde genommen das für Lichtausbreitung, was Feldlinien für ein Feld sind:

Sie veranschaulichen die Richtung der Lichtausbreitung und durch ihre Dichte auch die Lichtintensität, wie Feldlinien die Richtung und durch ihre Dichte auch die Stärke eines Feldes veranschaulichen. Ihre Beziehung zu Lichtwellen ist die, dass sie stets senkrecht zu den Lichtwellenfronten verlaufen.

In divergierenden und konvergierenden Lichtbündeln lässt sich deren Verhalten mit auseinander - oder zusammenlaufenden Strahlen veranschaulichen, wobei man an der sich dabei ändernden Dichte auch die ab- bzw. zunehmende Intensität ablesen kann. Dass die scheinbare Helligkeit eines leuchtenden Körpers ~1/r² ist, also er aus doppelter Entfernung nur mehr ein Viertel der Helligkeit hat, sieht man sofort. Die Lichtstrahlen werden nicht mehr, verteilen sich aber auf eine größere Fläche.

In schmalen parallelen Lichtbündeln - etwa einem idealen Laserstrahl (ein realer Laserstrahl besitzt eine Divergenz) - tritt ein Lichtstrahl auch mal manifest in Erscheinung.

Von einer Aneinanderreihung von Photonen zu sprechen ist übrigens falsch, wie ich auch erst weiß, seit ich mich im Rahmen eines Projekts näher mit Photonen befasst habe.

Das Photon ist nicht ein lokalisierbares Teilchen oder ein Teil einer Welle, etwa eine einzelne Periode oder dergleichen, sondern eine Energieportion, die sich ebensowenig lokalisieren lässt wie man bei einer schwingenden Gitarrensaite den Ton an einer bestimmten Stelle lokalisieren könnte.

Anders als Materieteilchen, die auch als Wellenpakete mit unscharf definierter Wellenlänge vorliegen können (etwa Elektronen im Atom) und auch mit unbestimmter Frequenz, ist ein Photon eine elementare Anregung einer bestimmten Schwingungsfrequenz.

Bei Photonen in einem Kasten (Hohlraumstrahlung) füllt das einzelne Photon immer den gesamten Kasten aus. Lichtbündel irgendwelcher Art hingegen haben eine unscharf definierte Photonenzahl.

Näheres dazu ist bei Wilfried Kuhn und Janez Strnad: Quantenfeldtheorie. Photonen und ihre Deutung nachzulesen.

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Lichtstrahlen := Aneinanderreihungen von Photonen; Lichtstrahlen können sich parallel (~ Sonnenstrahlen, die auf Erde treffen) wie auch kugelförmig (z.B. alle von der Sonne emittierten Strahlen) ausbreiten.

Lichtbündel := gebündelte Lichtstrahlen. Dabei werden die drei Typen divergierende, parallele und konvergierende Lichtbündel unterschieden. Mehr dazu unter https://www.lernhelfer.de/schuelerlexikon/physik/artikel/lichtstrahlen-und-lichtbuendel .

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