Wie funktioniert das Licht?

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6 Antworten

Hallo Naajed,

auf die Gefahr hin, dass Dir die Antwort nicht gefällt: Das wissen wir nicht.

Wir wissen eine Menge über Licht. Dass es sich uns manchmal als Welle präsentiert. Eine Welle, die sich immer mit Lichtgeschwindigkeit ausbreitet. Und auch, dass es auch Teilchencharakter hat.

Dieser Welle-Teilchencharakter meint nicht, dass das Licht mal das eine, mal das andere ist. Es ist gemeint, dass es etwas ganz anderes ist, das wir aus der makroskopischen Welt nicht kennen und das sich eben mal so, mal so verhält.

Auch Materie zeigt diesen Welle-Teilchen-Dualismus. Auch ein Elektron verhält sich unter bestimmten Bedingungen eher wie ein klassisches Teilchen, unter anderen wie eine Welle.

Das Photon ist das Kopplungsteilchen der elektromagnetischen Wechselwirkung und damit ein Boson, ein Eichboson um genau zu sein. Das ist schon der wesentliche Unterschied zu den Elementarteilchen der Materie, denn dabei handelt es sich um Fermionen.

Aber wenn man so tief einsteigt, muss der Physiker natürlich darauf hinweisen, dass wir Erklärungsmodelle benutzen, mit denen wir brauchbare Vorhersagen machen können und von denen wir deshalb denken, dass sie die Natur gut beschreiben. Von "Wahrheit" spricht der Naturwissenschaftler nicht.

Wir können nicht sagen, was das Licht "in Wahrheit" ist. Wir können es nur über die Eigenschaften, die wir kennen beschreiben. Wir denken, dass wir einen Teil der Natur des Lichtes verstanden haben, weil wir es gut beschreiben können. Aber was es in Wahrheit ist....??? Schulterzuck...

Und ja, das ist unbefriedigend....

Grüße

Kommentar von gilgamesch4711
03.02.2016, 15:24

  Die Najaden sind die Töchter der Meerjungfrau; griechische Mytologie. Lieber Najad; hier ist die Rede vom Welle-Teilchen-Dualismus ( WTD )

   Unten in meiner Antwort hatte ich dir die Q2 vor gestellt. Keines Wegs ist der WTD beschränkt auf das Licht; er gilt auch für Schallwellen ( und teoretisch auch für Autos )

   Das Quantenteilchen des Schalls ist das ===> Phonon.

   Zu dem Tema schau dir bitte an den ===> Doppelspaltversuch . Selbst auf Youtube gibt es da schon instruktive Demos.

   Angenommen du hast 4 711 Photonen. Wenn du genau weißt, 2 000 gehen durch den linken Interferometerarm und 2 711 durch den rechten. Hier das gibt keine Interferenz ===> besetzungszahldarstellung.

   Wenn du das schärfste Interferenzbild erzeugst mit schärfst möfglichem Gangunterschied, was möglich wäre mit 4 711 Photonen. Dann gibt es kein Experiment, was Spuren hinterlässt, durch welchen Arm jedes einzelne Photon gekommen sein könnte.

   Phase und Besetzungszahl sind ===> kanonisch konjugiert; das ist genau wie Ort und Impuls bei Heisenberg; demnach entspräche dem WTD ein " orts-Impuls-Dualismus "

   Naa; doch beschlossen, QED zu lernen?

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Ute hat es ja schon erklärt. Aber vielleicht noch ein Versuch von mir, das einfacher zu sagen: 

"Licht" sind Photonene in einem bestimmten Energiebereich.

Photonen sind die Austauschteilchen der elektromagnetischen Wechselwirkung.

D.h. Photonen entstehen immer, wenn elektrische oder magnetische Felder sich beeinflussen.

Insbesondere entstehen sie, wenn geladene Teilchen irgendwas miteinander machen.

Zum Beispiel, wenn Elektronen durch Anregung ihre Bahn ändern: jedes Mal sind Photonen im Spiel. Und so funktionieren LEDs, Glühbirnen, Sonnen

Kommentar von gilgamesch4711
03.02.2016, 15:31

  Denk immer dran, was ich dir von der Q2 sagte. Du hast jetzt auch Unschärfebeziehungen z.B. zwischen dem elektrischen und dem Magnetfeld; der Feldbegriff hört auf, klassisch zu sein. Diese Unschärfe führt jetzt dazu, dass selbst im ===> Vakuum Rest-oder Störfelder überleben, welche z.B. ein angeregtes Elektron wieder runter schubsen auf die Grundzustandsbahn.

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In der Mitte eines jeden Atoms ist ein winziger, dichter Kern. Der Zellkern enthält zwei Arten von Teilchen: Neutronen, die keine Ladung haben, und positiv geladenen Protonen. Negativ geladenen Teilchen - Elektronen - schwirren in Umlaufbahnen (Orbit) um den Kern.

Diese Orbits um den Kern haben verschiedene Ebenen von Energie - je weiter entfernt vom Kern, desto mehr Energie. In jedem Orbit bewegen sich die Elektronen auf Lichtgeschwindigkeit. 

Aber Elektronen können auch zwischen den Umlaufbahnen springen, ein Prozess, der Energie produziert. Wenn Elektronen auf eine äußere Bahn springen, verwenden sie Energie. Aber wenn sie zu einer inneren Bahn springen, geben sie Energie ab. Diese Energie wird als kleines Paket von Lichtenergie oder eines Photons freigesetzt.

Kommentar von stey1954
11.01.2016, 00:44

Was Steffile prima beschrieb, ist sichtbares Licht.

Kennst Du Spektral Farben eines Regenbogens? Jede einhelne Farbe ist eigene Art der Strahlung, 

Licht, das Lebewesen produzieren, sind chemische Reaktionen - z.B. die Quallen luminieren. Dies hat mit o.g. Lichtspektrum nichts zu tun. 

Licht, das wir mit unseren Augen aber nicht sehen können, sind verschiedensten Strahlungen = z.B. wie Atomzerfall. 

Alle diese Strahlungen und schmaler Bereich des "wirklichen" Lichts, ergeben das, für uns sichtbare Licht: UV-Licht, Gammastrahlung, Röntgenstrahlung, Infrarotlicht, Radiostrahlung, ...! 

Je Energievoller Strahlungsteilchen sind, desto gefährlicher für uns. Gamma.... sind die schlimmsten, Radio... sind die harmlosesten und alle reisen mit einer Geschwindigkeit von 299.792.458 km/ Sekunde!!!

Liebe Grüße  <(●_●)>  Pippa & Rozina 

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  Natürlich; wir wissen ALLES GANZ GENAU . Als promovierter Physiker gebe ich dir darauf Brief und Siegel.

   Jetzt besorgst du dir den ===> Becker-Sauter

   " Teorie der Elektrizität "

   ( Andere Bücher sind noch viel komplitückischer. )

   Jetzt versuchst du, die ===> Maxwellgleichungen zu verstehen.

   Wenn du absolut nicht hinkommst - meld dich ruhig nochmal.

  
Vielleicht als Stütze: Das Physikskript von ===> Werner Martienssen;
wir mussten diese gleichungen schon im ersten Semester AUSWÄNDIG lernen
mit allen Konstanten - das wurde erwartet . . .

   Von
Vorteil wäre, wenn du dir schon klar machst, was ===> eichteorien ,
===> Viererpotenzial und die ===> Strahlungseichung sind. Doch
nicht gleich alles auf einmal.

   Das Wesentliche: Die Maxwellgleichungen besitzen periodische ( Wellen)lösungen. Dreifingerregel der rechten Hand:

  Daumen in Richtung des ( magnetischen ) B-Feldes

  Zeigefinger in Richtung des ( elektrischen ) E-Feldes

   Dann zeigt der Mittelfinger in Richtung des ===> Poyntingvektors

  ( Energiestrom = Strahlungsdruck ; Ausbreitungsrichtung der Welle )

    Für Geld, da kann man Vieles kaufen; auch Deppen, die dem Ball nachlaufen.

  
Kannste mal sehen, wie plööd dass die sind. Wenn der den Mittelfinger
zeigt, müsste der doch nur sagen, er gibt die Ausbreitungsrichtung der
Welle an.

   Und jetzt kommt die am Besten getestete Teorie überhaupt: ===> Quantenelektrodynamik ( QED )

   Zu QED fällt mir eine indische Legende ein; Adam und Eva auf Indisch:

  
" Einst ging der Mensch zu Gott und forderte, Gott möge ihm das
Geheimnis seiner Allmacht offenbaren. Da weinte Gott bitterlich, weil
doch der Mensch in seiner geistigen Beschränktheit nicht Gott gleich
sein kann. Und um den Menschen zu trösten, gab er ihm die Maya , die
Illusion; eine Scheinwelt, in welcher sich der Mensch selber bespiegelt
und sich einredet, er sei der Größte und könne alles. "

   Und genau so verhält es sich mit der QED . QED wenn du kannst, kennst du souverän alle Antworten über das Licht. QED zu beherrschen, wäre aber
genau so vermessen, als wolltest du Gott gleich sein. Wie alt bist du?
Als Laie hast du niemals eine Chance, die QED auch nur von der
Fragestellung zu kapieren. Wenn du allerdings ein Physikstudium vorhast,
läge es ausshließlich an deinen Interessen, deinem Anspruch so wie
deiner Genialität.

   Bitte geh alles ganz langsam an; das wohl
eleganteste Lehrbuch über QM ist der ===> Eugen Fi ck / Darmstadt .
Und es gibt Texte über " Quantenoptik " ( Laserteorie ) , die
präsentieren die QED jetzt nicht gar so kompliziert.

   Kleine Anekdote gefällig? Da war mein Doktorvater ( sagen wir Müller ) Sein
bester Mann war " Hardy " Hardy war aber auch immer Streber; Karrierist.
Beim Prof kannste nur was werden, wenn du dem seine Drecksarbeit
erledigt, worauf der selber kein Bock hat ( z.B. ganz typisch QED )

  
Hardy hatte als Promotionstema übernommen, Beschreibung der Streuung
von zwei H-Atomen mittels der ===> Schrödingergleichung . Das ist
schon undankbar genug; Vierteilchensystem aus zwei Protonen + zwei
Elektronen.

   Tja und eines Tages kam Gastredner " Meyer " in
unser Seminar. Dem präsentierte der Müller ganz stolz den Hardy und sein
Tema. Meint Meyer

   " Aaaaah; QED . . . "

   " Wieso? "

   " Ja wenn sich 4 elektrisch geladene Teilchen begegnen. Dann tauschen die doch Photonen aus ===> Bremsstrahlung. "

   " Nicht unbedingt . . .  "

   
Da wurde mir spontan Folgendes klar: In der so genannten ersten
Quantisierung ( Q1 ) nimmst du die Wellenfunktionen der Protonen und
Elektronen schon ernst. Aber du tust so, als wenn die wirkenden
Coulombfelder klassische " Felder " wären. Tja das wusste selbst ich.

  
In der Q1-Näherung würde im Bohrschen H-Atom das Elektron ewig auf der
angeregten Bahn kreisen, weil es in Q1 keinen Mechanismus gibt, der es
herunter schubsen könnte.

   Erst in Q2 ; wenn du also die E-und
B-Feld mit quantisierst - müssteste mal nachsehen, wie man das macht.
Das führt dann zu Unschärfe und Vakuumrauschen. Und dieses Rauschen ist
die Ursache, warum sich das elektron unsicher fühlt und abstürzt . . .

  
Die QED sagt sogar die Halbwertszeit sämtlicher angeregten
Spektrallinien richtig vorher. Für das ===> optische Pumpen eines
Lasers erweist sich das als entscheidend.

   Per Saldo stellte
sich also heraus: Müller wusste effektiv nicht, was die Q2 ist. Ich kann
das schließlich beurteilen, weil ich zu dem Tema nal ein Referat
übernommen hatte . . .

   Dies spricht aber den Hardy keines
Wegs frei. Du bist selbst für deine Ergebnisse verantwortlich; der Hardy
hätt ja wenigstens mal hingehen können fragen . . .

   Unser
Institutsdirektor war übrigens ===> Walter Greiner. Der Hass beruhte
auf Gegenseitigkeit; am Institut standen Schmierparolen

   " Rettet das Institut für teoretische Physik !! Scheucht Greiner !!! "

  
Und Greiner tat wirklich alles, bis ich mich mit den Parolenschmierern
öffentlich solidarisch erklärte. An sich waren diese K-Gruppen gar nicht
mein Ding; eines Tages fand ich mich wieder als denen ihr
Trittbrettfahrer ( worauf ich hier nicht näher eingehen will. )

   greiner in einer Vorlesung über ART über mich

  
" Der Alfons ist ein Angeber; ein Dummschwätzer. Haltet euch von dem
fern. Wen von euch ich immer erwische, dass ihr Kontakte mit dem habt.
Ihr gefährdet eure Karriere . . .  "

   Immer wieder hatten mir führende Greinerleute versichert

  
" Das ist ein Ra bauke. Der hat Chefallüren; der meint das nicht so. Der
kann nämlich auch sehr herzlich sein; jetzt lass mal die Kirche im
Dorf. "

   Heute im Abstand der Jahrzehnte steht nämlich fest:
Greiner hat mich gerettet. Und nicht mein Doktorvater; der hat nur
vergleichsweise wenig für mich getan.

   Worum geht es? Greiner
muss aufgefallen sein, dass ich seine Vorlesung " QED " belegt hatte.
Hier der wusste mehr über die Studenten, als er zugab. Der muss gewusst
haben, dass ich für QED aber sowas von Unbegabt bin.

   Der
zeitgenössische Berliner ( SPD ) Kultussenator hatte eine 
Gesetzesinitiative auf den Weg gebracht, dass die QED aus dem Curriculum
der Studenten heraus zu hehmen sei; zu schwierig, zu Praxis fern.
Schließlich ist das Ziel des Studiums nach wie vor, dass die Studenten
einmal in die Praxis und den Beruf gehen und nicht am Institut in Rente
gehen.

  Also Sympatien für die SPD sind das Letzte, was ich dem Greiner zugetraut hätte - so kann man sich irren.

  
Und dann ließ der aus Grenoble, einer ersten Adresse, den Assistenten
Gregor Kappatsch einfliegen. Der trat jetzt auf wie ein preußischer
Oberleutnant:

   " QED is Sche ße. Aber irgendwas müssen wir ja machen. "

  
Wenn es dich intressiert: Noetherscher ===> gruppenring; ===>
Darstellungsteorie . Kannste alles selber nachlesen ( wie ich übrigens
auch ) bei ===> Ernst Boerner und ===> Curtis / Reiner.

   Damit ich auch ja merkte, was hier gespielt wurde

   " Alfons; Sie haben Anweisung, sich hier nicht zu beteiligen. Mir ist es hier nur um die ganzen anderen Faulpelze zu tun. "

   " Nur falls es Sie intressiert: Ich mach grad dem Tommy seine Hausaufgaben. "

   " Weiter machen !!! "

   Von Werner Heisenberg stammt ja das Diktum, die Schönheit matematischer Teorien bleibe dem Laien verschlossen.

  
die ( bis Heute ) schönste Teorie, mit der ich mich je beschäftigen
durfte: Jener Gruppenring, ursprünglich entdeckt von Ernest Burnside und
dann in die heutige moderne Form gebracht von Emmy Noether.

  
Ich will jetzt nicht sagen, dass ich diesen Dingen sklavisch verfallen
war. Aber ohne den Kappatsch wären meine Diplomarbeit und Dissertation
nicht zu verstehen.

   Na dann wünsch ich dir mehr Erfolg mit der QED . . .

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