Wie breitet sich jetzt Licht aus? Geradlinig oder Wellenförmig?
Die einen sagen Geradlinig die anderen Wellenförmig. Was stimnmt denn jetzt und warum = `?
Das Ergebnis basiert auf 6 Abstimmungen
11 Antworten
Ob sich Licht geradlinig ausbreitet, hängt davon ab, was du mit dem Licht machst.
Wenn du ihm die Möglichkeit gibst, sich in alle Richtungen auszubreiten, dann breitet es sich geradlinig aus, zwingst du es durch eine kleine Öffnung, dann breitet es sich dahinter in alle Richtungen aus.
Die ganze Situation ist allerdings nur dann paradox, wenn man unbedingt in der Schwarz-Weiß Modellvorstellung vom punktförmigen Körper und der unendlich ausgedehnten Welle denken will.
Spätestens seit Beginn der Quantenmechanik stellte sich die Frage, ob eine Modellvorstellung überhaupt sinnvoll ist. Ich meine nein, wenn man aber bei den Modellvorstellungen bleibt, dann entstehen zwangsläufig die ganzen kognitiven Konflikte der verschiedenen Quantentheorien wie zum Beispiel der Welle-Teilchen-Dualismus, die Heisenbergsche Unschärferelation usw.
Vielleicht sollte man nur die Theorie sprechen lassen, und hier am besten die zur Zeit beste Theorie über das Licht, die wir haben, nämlich die Quantenelektrodynamik.
Extrem vereinfacht ausgedrückt muss man ständig für den Weg des Lichts alle Möglichkeiten in Betracht ziehen, die so ein Photon überhaupt zurücklegen könnte. Aus diesen unendlich vielen Möglichkeiten resultiert nachher quasi jeweils eine Lösung, welche die Wahrscheinlichkeit angibt (bzw. deren Quadrat gibt die Wahrscheinlichkeit an), dass genau dieses Ereignis eintritt.
Genauer: Wie bewegt sich ein Photon von A nach B?
Wenn es genügend Platz hat, dann muss man die unendlich vielen Wege von A nach B alle berücksichtigen, die teilweise stark unterschiedlich lang sind. Zu jedem Weg gibt es irgendwo einen komplett anderen (mit verschiedener Länge) Weg, der den ersten kompensiert (es löschen sich die Amplituden gegenseitig aus), nur in der Nähe der geradlinigen Verbindung von A nach B addieren sich die Amplituden alle konstruktiv, da sie sich nur geringfügig voneinander unterscheiden, da die Weglängen auch alle fast gleich sind. Nur für diesen Weg ergibt die Wahrscheinlichkeit nachher einen sehr hohen Wert, nämlich im Prinzip 100%, ergo: Licht breitet sich geradlinig aus.
Nun kommt Versuch Nummer 2: Man zwingt das Licht durch eine schmale Öffnung, was passiert danach?
Für den gerade Weg weiter gilt das gleiche wie oben, aber auch für einen Punkt C unterhalb von B ist die Wahrscheinlichkeit hoch, denn da das Licht durch die schmale Öffnung muss, fallen die vielen "Ausgleichswege" aus dem ersten Versuch weg, auch hier erhält man also konstruktiv eine nicht verschwindende Wahrscheinlichkeit. Das gleiche gilt für alle anderen Punkte auch. Das Licht breitet sich hinter der schmalen Öffnung also in alle Richtungen aus, es verhält sich also wie eine Welle, es wird "gebeugt", aber VORSICHT: Der letzte Satz war wieder Modelldenken, also Finger weg.
Sowohl als auch. Du musst es eher als Mathematische Betrachtung ansehen. Für Lichbrechungen zum Beispiel, also in der Optik, wird es zwangläufig als Welle dargestellt. Bei dem Photoeffekt von Albert Einstein wird es zwangsläufig als Teilchen beschrieben.
Die antworten hier passen nur zum Teil auf deine Frage.
Im Allgemeinen breitet sich das Licht (im leeren Raum) linear aus.
Ausnahme sind Brechung und reflektion beim durchlaufen von materie mit unertschiedlicher Dichte - und natürlich die bereits erwähnte krümmung durch Gravitationsqellen.
Die Welle/Teilchen-Diskussion hat damit zunächst nichts zu tun.
DP
Nur Geradlinig!
Das Licht breitet sich in eine bestimmte Richtung aus (Poynting-Vektor). Die Welleneigenschaften sind nicht räumlich zu verstehen, sondern eher als Aplitudein einem bewegten Punkt (Photon), die einfach immer nur größer und kleiner wird.
Vergleiche in dieser Situation Licht lieber als sich bewegende Teilchen (Photonen). Stichwort zu diesem Thema ist: Welle-Teilchen-Dualismus
in der newtonschen physik kann man licht zum einen als Teilchenstrahl und zum anderen als Welle interpretieren. Der Übergang zwischen beiden ist: Das Quadrat der Welle ist die Aufenthaltswahrscheinlichkeit der Teilchen. Das bedeutet, an einigen Stellen sind ganz viele Teilchen, an anderen gar keine. Das Putzige ist, dass die Aufenthaltswahrscheinlichkeit auch gilt, wenn sich nachweislich nur ein einziges Teilchen im System befindet. Das hat nichts mit Relativitätstheorie zu tun. Relativistisch bewegt sich Licht auf gekrümmten Bahnen, wenn es durch Gravitation (zum Beispiel schwarzes Loch) abgelenkt wird