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Fragen zu Wellen (Physik)

Hallo liebe Community,

ich habe grundsätzlich Probleme mir eine Welle 3-dimensional vorzustellen. Was ich noch nachvollziehen kann, ist eine sich kreisförmig ausbreitende Welle, wenn man einen Stein ins Wasser wirft. Klar, das kann man ja auch mit dem Auge beobachten. Hier verstehe ich den Zusammenhang auch noch. Der Stein verdrängt mehrere Teilchen und die stoßen die nächsten an usw. Auf diesem Weg wird die Aufschlagsenergie des Steins im Medium quasi verteilt / absorbiert. Ich bin nicht vom Fach, aber ich würde sagen, in diesem Beispiel ist die Welle nichts eigenständiges, sondern die Summe aller Teilchenbewegungen. Korrigiert mich, wenn ich falsch liege :)

Aber wie kann ich mir elektromagnetische Strahlung vorstellen, die sich als Welle im Vakuum bewegt?!? Hier mangelt es an Teilchen, die für die Übertragung genutzt werden können. Es gibt ja immer dieses 2-dimensionale Bild einer Sinuskurve, die wie ein Faden auf und ab geht, während sie von Punkt A zu Punkt B fließt. Aber wie siehts im 3-dimensionalen Raum aus? Geht die Welle/ das Photon (aus Sicht des Photons, das von der Sonne zur Erde rast) tatsächlich nur nach oben und unten? Oder auch nach links und rechts? Kann ich mir ein Photon, das von der Sonne kommt, wirklich so vorstellen, dass es sich wie ein Faden durch den Raum schlängelt? Und wie weit ist die Ausdehnung einer Welle eines einzelnen Photons nach links und rechts / oben und unten?

Es wäre toll, wenn hier jemand mein Verständnis der Welt erweitern könnte :)

Vielen Dank im Voraus

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Warum verstehe ich bei Dokus über Quantenphysik einfach nichts?

Ich versuch halt das zu verstehen, aber es geht einfach nicht. Ich bin dann nur verwirrt die ganze Zeit und frage mich, was hat das zu bedeuten?

Hier was von ChatGPT:

1. Grundlegendes Verständnis (konzeptionell):
  • Wellen-Teilchen-Dualismus: Teilchen wie Elektronen und Photonen verhalten sich manchmal wie Wellen und manchmal wie Teilchen.
  • Quantisierung: Energie, Impuls und andere physikalische Größen treten in diskreten Paketen (Quanten) auf.
  • Unschärferelation: Es gibt Grenzen, wie genau man gleichzeitig den Ort und den Impuls eines Teilchens bestimmen kann.
  • Überlagerung und Verschränkung: Teilchen können sich in mehreren Zuständen gleichzeitig befinden oder miteinander verbunden sein, selbst über große Distanzen.
2. Mathematisches Verständnis:
  • Das Verständnis von Quantenmechanik auf mathematischer Ebene erfordert Kenntnisse in linearen Algebra, Differentialgleichungen und Wahrscheinlichkeitsrechnung.
  • Konzepte wie die Schrödinger-Gleichung, Eigenwerte und Eigenzustände sind zentral.
3. Tieferes physikalisches Verständnis:
  • Wenn du die Anwendungen der Quantenmechanik (z. B. in der Quantenchemie, Halbleiterphysik oder Quantencomputing) verstehen willst, brauchst du ein solides physikalisches und mathematisches Fundament.
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