Welle-Teilchen-Dualismus: Wie kann man sich ein Photon vorstellen?
Der Begriff Wellenportion umschreibt es wohl am besten, aber die üblichen kurzen Schlangenlinien mit oder ohne Pfeil dürften den Sachverhalt kaum treffen, weil es ja trotz partiellem Teilchencharakter eine Kugelwelle bleibt, die sich in alle Raumrichtungen ausbreitet.
Gibt es eine Denkhilfe, wie man sich Lichtteilchen halbwegs adäquat vorstellen kann? Falls an den Schlangenlinien doch was dran ist: Was bedeuten diese?
4 Antworten
Es gibt in der sichtbaren Umgebung kein Äquivalent daher darfst du dir das ganze auch nicht bildlich vorstellen. Jedes Bild wird nur einen Teil des Gesamten darstellen können.
Das was man mit den Schlangenlinien darstellt ist eine sogenannte Transversalwelle. In der maxwellschen Theorie beschreibt man ja Licht als sogenannte TEM Welle und das ist eben diese Darstellung.
Das Photon selbst kann man hier als räumlich begrenztes Wellenpaket auffassen und beschreiben.
Im Welle Teilchen Dualismus ist es mehr oder weniger keines von beidem. Es ist wie ein Teilchen von dem man aber nicht weiß wo es ist bis es eben auftaucht. Die Information wo es auftaucht kann als Kugelwelle beschrieben werden.
aber die üblichen kurzen Schlangenlinien
schlangenlinien sind auf jeden fall blödsinn. und zwar nicht nur wegen 'welle-teilchen-dualismus', sondern ganz allgemein. auch eine klassische elektromagnetische welle hat nichts mit schlangenlinien zu tun.
eine Kugelwelle bleibt, die sich in alle Raumrichtungen ausbreitet.
ein photon muss keine sphärisch symmetrische impulsverteilung haben (kugelwelle). es kann durchaus einen ziemlich scharfen impuls in eine richtung haben.
Gibt es eine Denkhilfe, wie man sich Lichtteilchen halbwegs adäquat vorstellen kann?
ich kenne keine gute.
aber in >90% der fälle bleibt man einfach bei der beschreibung einer klassischen elektromagnetischen welle und vergisst am besten dass man das wort "photon" je gehört hat. das ist der beste tipp den ich dir geben kann.
:) Vielen Dank!
(Ist halt so ein 10%-Fall, wo ich drüber gestolpert bin: die 2 antiparallelen Photonen der Vernichtungsstrahlung, die in der PET detektiert werden. Da kann von kugelförmiger Ausbreitung natürlich keine Rede sein.)
Welle und Teilchen sind nur zwei Sichten auf das Gleiche im Sinne der Unschärferelation. Erzwingt man experimentell Ortsschärfe, hat man Teilchen, erzwingt man Impulsschärfe*, hat man Wellen. Anders gesagt: das Absolutquadrat einer Wellenfunktion an einem Ort ist die Wahrscheinlichkeitsdichte, dort ein Teilchen "anzutreffen".
*) der Impuls hängt direkt mit der Wellenlänge zusammen. Wirklich genau kann man die Wellenlänge aber nur bei einem unendlich langen Wellenzug messen - je kürzer der Wellenzug, desto genauer der Ort, desto unschärfer die Wellenlänge und damit der Impuls.
Wasser kennen wir auch in Formen wie Welle auf dem Meer, Strahl aus dem Gartenschlauch oder als Regentropfen, der vom Himmel fällt.
Man beschreibt es ganz unterschiedlich, aber dennoch ist alles Wasser. So ist es auch mit dem Licht: Man kann es als Welle beschreiben, als Strahl oder als kleines Teilchen. Manchmal ist eine der Beschreibungen geeigneter als die andere, aber alles ist Licht.