Wie kann man sich einen Lichtstrahl vorstellen?

6 Antworten

Licht ist eine elektromagnetische welle, also ein sich periodisch abwechselndes elektrisches und magnetisches feld. Das licht kann unterschiedliche interaktionen aufweisen, bei welchen verschiedene charaktereigenschaften des lichts offenbart werden, so verhält sich licht zb an einem spalt als eine welle, mit beugung und interferenz, der compton effekt hingegen zeigt, dass licht auch als ein teilchen interagieren kann! Als strahl wird licht in der geometrischen optik dargestellt als eine vereinfachung, um einfache geometrische lösungen konstruieren zu können! Stell dir einfach vor, dass licht gleichzeitig welle und teilchen ist und erst durch die art der interaktion setzt sich einer der charakter durch! Licht als elektromagnetische welle hat eine wellenlänge, die wellenlänge ist die räumliche ausdehnung einer welle innerhalb einer periode, oder die strecke, die eine welle innerhalb der periodendauer zurücklegt, die wellenlänge von sichtbarem licht liegt im bereich von 380-780 nm. Die wellenlänge einer elektromagnetischen welle gibt auch aufschluss über die energie der welle, je kürzer die wellenlänge, desto energiereicher ist eine welle. Die wellenlänge gibt dir zudem aufschluss über die wahrgenommene farbe des lichts! Eine weitere art eine welle und ihre energie zu klassifizieren ist die frequenz, die frequenz ist der kehrwert der periodendauer und ist umgekehrt proportional zur wellenlänge, je kürzer die wellenlänge, desto höher die frequenz! Lg

 ===> QED ist ja ein Fall für sich; bist du noch Schüler? Du müsstest dir mal den ===> Becker-Sauter besorgen

   " Teorie der Elektrizität " ; Band 1

   Dann müsstest du dir die vier ===> Maxwellgleichungen ( MG ) rein ziehen; übrigens auch hervor ragend erklärt in dem Skript von ===> Werner Martienssen .

   Aus den MG folgt nämlich eine Wellenlösung, die elektromagnetische Lichtteorie. Was man Schülern immer verschweigt: die Dreifingerregel der rechten Hand ( Brich dir aber nicht das Handgelenk )

   Daumen in Richtung des elektrischen E-Feldes

   Zeigefinger in Richtung des magnetischen B-Feldes

   Dann zeigt der Mittelfinger in Richtung des ===> Poyntingvektors S ( Energiestrom; Strahlungsdruck; Ausbreitungsrichtung der Welle. )

   Die EM Welle ist eine typische Querwelle ( ===> Transversalwelle; sie besitzt zwei ==> Polarisationen ) An dieser Stelle nun macht dich der Becker-Sauter mit einem sehr abstrakten, unanschaulichen Konzept vertraut, dem ===> Viererpotenzial ( Vektorpotenzial ) A ( Photonen sind Vektorbosonen. ) Weil wenn du mit diesem A arbeitest,  gerät die Herleitung der Wellenlösung viel einheitlicher.

In der Strahlenoptik beschreibt man das Licht mit dem Modell „Lichtstrahl“. Wie jedes Modell beschreibt es eine wesentliche Eigenschaft des Lichtes. Das geometrische Gebilde „Strahl“ verkörpert in dieser Beziehung die geradlinige Ausbreitung des Lichtes und dessen Ausbreitungsrichtung. Damit können in der Strahlenoptik einzelne Phänomene des Lichtes einfach dargestellt werden, z.B. die Bildentstehung an Spiegeln und optischen Linsen.

Gruß, H.

Alles sind Modellvorstellungen. Solange man damit physikalische Phänomene beschreiben kann, sind sie brauchbar, sollten aber trotzdem möglichst einfach sein. Greift das Modell nicht, muss zu einem kompliziertenen übergegangen werden. Aber auch das ist nicht "die Wirklichkeit"...

Es ist ähnlich wie bei einer Amplitudenmodulation. Im Lichtstrahl sind ganz einfach alle Frequenzen simultan enthalten. Mischt man alle Farben der einzelnen Farbspektren, so erhält man weißes Licht. Die Photonen bewegen sich dabei frei und ungehindert entsprechend ihrer Frequenzverläufe. Prinzipiell sieht unser Auge also alle Farbspektren einzeln und überlagert bzw. mischt sie dann zum weißen Licht zusammen. Lichtbündel können sich auch gefahrlos kreuzen oder überlagern... 

Würden sich Photonen gegenseitig treffen bzw. kollidieren können, könnte man 2 Taschenlampen nehmen, sie aufeinander ausrichten, und die beiden Lichtstrahlen müssten sich dann gegenseitig neutralisieren... 

Danke erstmal. Wenn ein Lichtstrahl die Sonne verlässt bleiben die verschiedenen Wellenlänge konstant von Anfang bis Ende? Der Strahl ist durchweg "weiß" also müsste durchweg das richtige mischverhält vorhanden sein doch dafür müsste die photonen sich gegenseitig organisieren /interagieren oder? Z.b. 7 wasserutschen nebeneinander mit je einer Spektralfarben fließen runter, ab der Hälfte mischen sich diese zusammen zu weiß in eine Bahn. Ich kann mir nicht vorstellen das diese Bahn konstant rein weiß bleibt.. Weiß nicht ob dieser Vergleich anwendbar wäre

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„Rein weiß“ ist vor dem Hintergrund der Physik ein innerer Widerspruch.

„Weißes“ Licht ist ein Gemisch aus Photonen unterschiedlicher Energien und damit Frequenzen (jedes einzelne Photon ist eine Welle, die allerdings nur als Ganzes irgendwo aufgenommen oder abgegeben werden kann; die Vorstellung vom Photon als „klumpigem“ Teilchen ist falsch), und der weiße Farbeindruck entsteht dadurch, dass alle drei Zapfentypen angeregt werden, und zwar ungefähr gleich.

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@SlowPhil

Was weißes Licht ist, kannst du ohne ===> QED gar nicht verstehen; Besetzungszahl und Phase sind ===> kanonisch konjugiert genau wie Ort und Impuls bei der Heisenbergschen Unschärfebeziehung. In Interferenzversuchen wird ja auch klar, dass die ===> Kohärenzlänge von Sonnenlicht nur Bruchteile von mm beträgt.

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In Vakuum sollten die Wellenlängen konstant sein. Beim Eintritt in ein dichteres Medium wie unserer Atmosphäre wird Strahlung kleinerer Wellenlängen eher abgelenkt.  Deshalb sieht die Sonne im Zenit gelb aus und nahe dem Horizont rötlich. 

Licht ist eine konstante, sich allseitig ausbreitende Strahlung...wie SlowPhil schon richtig gesagt hat, interpretiert unser Hirn lediglich sensorisch die einzelnen Wellenlängen als unterschiedliche Farben. Strahlung einzelner Wellenlängen organisiert sich nicht, sondern ist allseits zeitkontinuierlich vorhanden.

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