Was kann man sich unter Licht vorstellen?

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6 Antworten

Die Frage, woraus Licht besteht, ist nicht ohne weiteres zu beantworten, wenn man nicht weiß, was damit gemeint ist.

Auf der Ebene der Feldquanten und Elementarteilchen gibt es ja keine Stoffe - die bekommen ihre Eigenschaften ja erst überhaupt durch ihre konkrete Zusammensetzung aus Elementarteilchen.

Aus einem Stoff besteht es also schon mal nicht. Da Licht letztlich dasselbe wie elektromagnetische Wellen ist, kann man in Grunde sagen, es besteht aus Kraft, genauer gesagt aus elektrischer und magnetischer Feldstärke.

Elektrische Felder werden von elektrischen Ladungen und von Änderungen magnetischer Felder erzeugt, Magnetfelder von magnetischen Dipolmomenten bzw. elektrischen Strömen und von Änderungen elektrischer Felder.

Licht besteht aus reinen elektromagnetischen Wechselfeldern, die sich senkrecht zur Richtung der Felder mit der Geschwindigkeit c=299792458m/s durch den Raum ausbreiten und sich durch ihre eigene Oszillation aufrecht erhalten.

Die Energie dieser Wellen ist quantisiert, sie besteht aus »Portionen« oder Quanten zu hf, wobei h eine Konstante und f die Frequenz des Lichts ist.

Diese Quanten heißen Photonen und sind nicht, wie ich selbst früher gedacht habe, Teilchen in einem ähnlichen Sinne wie z.B. Elektronen.

Anders als diese lassen sie sich nämlich nicht lokalisieren (sonst müssten sie ja eine unscharf bestimmte Energie haben, was sie aber per definitionem nicht haben können), und es gibt keinen Erhaltungssatz für eine Teilchenzahl, welche in einem lokalisierten Wellenpaket wie etwa einem Lichtsignal sogar unbestimmt ist. Es ist also unpräzise, von einem Photon zu sagen, es bewege sich mit c, denn dazu müsste es wenigstens ungefähr lokalisierbar sein.

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Licht besteht aus elektromagnetischen Wellen.

Quelle einer elektromagnetischen Welle ist stets eine sich beschleunigt bewegende elektrische Ladung. Um die Stelle herum, an der die Ladung sich bewegt, breitet die Welle sich aus als eine Kugelwelle im 3-dimensionalen Raum, deren Radius sich mit Lichtgeschwindigkeit vergrößert.

Da diese Kugelwelle um Hindernisse herum gebeugt wird, muss man sie sich eher vorstellen wie die Haut eines zerbeulten Luftballons, der rasend schnell aufgeblasen wird und sich an Hindernissen vorbei um sie herum quetscht.

Wo diese "Haut" auf Elektronen trifft, kann es vorkommen, dass die Lichtwelle ihre gesamte Energie schlagartig an das Elektron abgibt (die Welle hört dann sofort auf zu existieren - überall, nicht nur am Ort des Elektrons). 

Da das Elektron die so aufgenommende Energie meist schon nahezu sofort wieder abgibt (d.h. selbst zur Lichtquelle wird), glaubt man dann, die zunächst von ihm verschluckte Welle dort als Teilchen (als sog. Photon) beobachtet zu haben. Tatsächlich aber hatte die ursprüngliche Lichtwelle niemals Teilchennatur gehabt. Sie war einfach nur eine sich mit Lichtgeschwindigkeit ausbreitende Anregung des elektromagnetischen Feldes. 

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Hi,- interessante Denke - keine schnelle Antwort.

Punkt 1) Masseloses Teilchen - das widerspricht allern Bedürfnissen des Menschen nach einem anschaulichen Verstehen bzw. einem logisch-konsistenten Zusammenhang seiner bisherigen Denkkategorien. Die Frage die hieraus m. E. entsteht: wie kann es physikalisch "diskrete Größen" mit konkreten physikalischen Eigenschaften geben ohne konkrete Beschreibung der Kräfte und ihrer Zusammenhänge um die "Selbstformation" im Sinne eines Teilchens darstellen zu können.

Punkt 2) Ausbreitung im Vakuum - das betrifft die Frage der Wechselwirkung eines "Teilchens" mit seiner Umgebung. Damit machst du (aus meiner Sicht zurecht) das Faß der uralten "Äther"-Diskussion wieder auf. Dabei ist es m. E. eigentlich egal ob man dieses Fragezeichen als "Äther" oder als "Feld" mit den physikalischen Eigenschaften "X, Y, Z ..." beschreibt.

Gute Frage ;-)

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Ein Photon ist sowohl Teilchen als auch Welle. Es hat die Masse Null und bewegt sich mit Lichtgeschwindigkeit. Ich glaube, Herr Lesch kann es besser erklären. :)

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Licht ist sichtbare Materie, angetrieben durch die Beschleunigungsenergie des Urknalls.
Was im All einmal in Bewegung ist, bleibt in Bewegung.

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Kommentar von SlowPhil
17.10.2016, 13:01

Licht ist keine Materie, nicht jedenfalls in dem Sinne, wie z.B. Elektronen Materieteilchen sind. Materie sollte aua so genannten Fermionen bestehen und eine Teilchenzahlerhaltung kennen. Außerdem sollte Materie unterschiedlich schnell sein können, also eine Masse haben. Das alles trifft auf Licht nicht zu.

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