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Quantenmechanik, Relativitätstheorie und der ganze Rest. Wenn Sie Themen diskutieren wollen, die mehr als Schulkenntnisse voraussetzen, sind Sie hier richtig. Keine Angst, ein Physikstudium ist nicht Voraussetzung, aber man sollte sich schon eingehender mit Physik beschäftigt haben.

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  #1  
Alt 17.05.12, 08:35
Mirko Mirko ist offline
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Beiträge: 86
Standard Photonen

Noch eine blöde Frage:

Photonen sind ja masselose Teilchen, besitzen also die Ruhemasse null !

Kann ich mir das exakt so vorstellen, oder ist die Definition allein darauf begründet das Photonen nie "in Ruhe" anzutreffen sind.
Sie bewegen sich immer mit c und haben keine Ruhemasse aber einen Impuls.Besitzen also Energie !

Wenn ich aber den Impuls eines Photons berechnen möchte, stoße ich auf ein Problem.
Ein Produkt ist gleich null, wenn mindestens ein Faktor gleich null ist !

p = m * v
-> das bedeutet der Impuls eines Photons mit der Masse null müsste auch null sein.

Selbst wenn ich ich die Masse m durch Energie E ersetzen würde, käme ich durch: E = m * c² auf das gleiche Ergebnis !

Setze ich hier falsche Massen ein ???

Danke !

P.S.
Das mag alles sehr trivial klingen, aber ich habe da echt ein Veständnisproblem
Ergänzend möchte ich noch nachfragen, ob da ein Unterschied zur Newtonschen Mechanik gemacht wird.
Wenn man beim "Photonenproblem" nicht die Ruhemasse in die Formeln einsetzt, sondern die Energie bzw. die beschleunigte Masse ( ? ) warum wird dies bei "normalen" Massebeschleunigungen nicht getan ? --> T=1/2 m * v² oder F = m * a

Da Photonen keine Ruhemasse besitzen heisst das zwingend dass sie nie unter c abgebremst werden können ?
__________________
42 !!!

Geändert von Mirko (17.05.12 um 09:06 Uhr)
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  #2  
Alt 17.05.12, 12:08
amc amc ist offline
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Beiträge: 896
Standard AW: Photonen

Zitat:
Zitat von Mirko Beitrag anzeigen
p = m * v
-> das bedeutet der Impuls eines Photons mit der Masse null müsste auch null sein.
Das ist die Impuls-Formel der klassischen Mechanik. Der relativistische Impuls ergibt sich aus:



Der Impuls eines Photons eribt sich aus der Wellenlänge.

http://de.wikipedia.org/wiki/Impuls#...C3.A4tstheorie
Zitat:
Während in der klassischen Physik jeder Körper eine von Null verschiedene Masse hat, gilt die relativistische Energie-Impuls-Beziehung auch für masselose Teilchen wie Photonen. Sie bewegen sich stets mit Lichtgeschwindigkeit. Beim Photon hängt der Betrag des Impulses von seiner Wellenlänge λ ab:
,
Bin auch blutiger Laie, vielleicht hilfts ja trotzdem etwas.

Grüße, AMC
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  #3  
Alt 17.05.12, 14:39
Mirko Mirko ist offline
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Standard AW: Photonen

Okay verstehe,
eigentlich auch logisch !

Wenn man es ganz genau sieht, sind dann aber Beschleunigungen von Massen im klassischen Sinne ungenau !

Wenn ich von F = m * a ausgehe und dem Körper die Ruhemasse zuschreibe errechne ich eine ungenaue Kraft ( wenn auch im minimalen Bereich ).

Je höher die Beschleunigung, desto ungenauer der Wert.........
Formal gesehen müsste man diese Kraft auch relativistisch betrachten um ganz genau zu sein, tut es aber nicht da die Abweichungen dermaßen gering sind das sie fast gegen null gehen.
Interessant wird es erst bei sehr hohen Beschleunigungen bzw. Geschwindigkeiten.

Ist das soweit korrekt ?
__________________
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  #4  
Alt 17.05.12, 14:41
Philipp Wehrli Philipp Wehrli ist offline
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Registriert seit: 04.07.2009
Ort: Winterthur
Beiträge: 255
Standard AW: Photonen

Das sind gute Fragen. Genau über solche Sachen musst du nachdenken, wenn du die Physik verstehen willst.
Zitat:
Zitat von Mirko Beitrag anzeigen
Da Photonen keine Ruhemasse besitzen heisst das zwingend dass sie nie unter c abgebremst werden können ?
In Material kann Licht sehr stark abgebremst werden, mit neuester Technik sogar unter Schritttempo.

Die anderen Fragen hat amc glaube ich sehr gut beantwortet.
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  #5  
Alt 17.05.12, 14:44
Philipp Wehrli Philipp Wehrli ist offline
Profi-Benutzer
 
Registriert seit: 04.07.2009
Ort: Winterthur
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Standard AW: Photonen

Zitat:
Zitat von Mirko Beitrag anzeigen
Okay verstehe,
eigentlich auch logisch !

Wenn man es ganz genau sieht, sind dann aber Beschleunigungen von Massen im klassischen Sinne ungenau !

Wenn ich von F = m * a ausgehe und dem Körper die Ruhemasse zuschreibe errechne ich eine ungenaue Kraft ( wenn auch im minimalen Bereich ).

Je höher die Beschleunigung, desto ungenauer der Wert.........
Formal gesehen müsste man diese Kraft auch relativistisch betrachten um ganz genau zu sein, tut es aber nicht da die Abweichungen dermaßen gering sind das sie fast gegen null gehen.
Interessant wird es erst bei sehr hohen Beschleunigungen bzw. Geschwindigkeiten.

Ist das soweit korrekt ?
Die Formel F = m * a stimmt, wenn m nicht die Ruhemasse, sondern die dynamische Masse ist.
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  #6  
Alt 17.05.12, 15:02
Mirko Mirko ist offline
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Registriert seit: 06.04.2012
Ort: Krefeld
Beiträge: 86
Standard AW: Photonen

Zitat:
Zitat von Philipp Wehrli Beitrag anzeigen
Die Formel F = m * a stimmt, wenn m nicht die Ruhemasse, sondern die dynamische Masse ist.
Hallo Philipp
Ja, aber genau das tun"wir" in der klassischen Mechanik doch nicht !

Wenn ich einen 10kg Klotz mit 10m/s² beschleunigen möchte brauche ich eine Kraft von 100 Newton !

Diese 10kg sind aber die Ruhemasse des Klotzes. Ergo werden relativistische Effekte durch die Beschleunigung nicht berücksichtigt.
Also ist diese Rechnung im engsten aller Sinne doch falsch....oder besser ungenau.....

Nur weil die Effekte verschwindet gering sind ist es erlaubt mit dieser Formel zu rechnen, oder ?
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  #7  
Alt 17.05.12, 15:04
Mirko Mirko ist offline
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Beiträge: 86
Standard AW: Photonen

Zitat:
Zitat von Philipp Wehrli Beitrag anzeigen
Das sind gute Fragen. Genau über solche Sachen musst du nachdenken, wenn du die Physik verstehen willst.

In Material kann Licht sehr stark abgebremst werden, mit neuester Technik sogar unter Schritttempo.

Die anderen Fragen hat amc glaube ich sehr gut beantwortet.
Heisst das denn analog das die Masse des Photons immer weiter gegen null geht je weiter es abgebremst wird ?
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  #8  
Alt 17.05.12, 20:25
Benutzerbild von Marco Polo
Marco Polo Marco Polo ist offline
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Standard AW: Photonen

Zitat:
Zitat von Mirko Beitrag anzeigen
Noch eine blöde Frage:
Man sagt ja immer: es gibt keine blöden/dummen Fragen, nur dumme Antworten. Das stimmt aber so nicht. Es gibt sogar sehr dumme Fragen.

Zu denen darf die "Deinige" aber nicht gezählt werden. Mit anderen Worten: Deine Frage ist eine überaus Angebrachte und Berechtigte.

Zitat:
Photonen sind ja masselose Teilchen, besitzen also die Ruhemasse null !
Ja und nein. Photonen sind tatsächlich masselose Teilchen. Sie haben aber nicht die Ruhemasse Null. Das ist ein völliger Unsinn, der immer wieder in Physikbüchern zu lesen ist.

Wenn man behauptet, dass ein Photon die Ruhemasse Null hat, dann muss man dem Photon automatisch ein Ruhesystem zugestehen. Denn nur in diesem wäre es ja Null.

Dieses Ruhesystem gibt es aber nicht. Glücklicherweise wird in der modernen Literatur davon immer mehr Abstand genommen.

Da heisst es dann eben nur noch: Das Photon ist masselos. Überhaupt ist es wesentlich sinnvoller über den Impuls zu gehen.

Zitat:
...oder ist die Definition allein darauf begründet das Photonen nie "in Ruhe" anzutreffen sind.
Sie bewegen sich immer mit c und haben keine Ruhemasse aber einen Impuls. Besitzen also Energie !
Ja.

Zitat:
Wenn ich aber den Impuls eines Photons berechnen möchte, stoße ich auf ein Problem.
Ein Produkt ist gleich null, wenn mindestens ein Faktor gleich null ist !

p = m * v
-> das bedeutet der Impuls eines Photons mit der Masse null müsste auch null sein.

Selbst wenn ich ich die Masse m durch Energie E ersetzen würde, käme ich durch: E = m * c² auf das gleiche Ergebnis !

Setze ich hier falsche Massen ein ???
Man rechnet beim Photonenimpuls eben nicht mit p=m*v. Diese Formel gilt nur für Teilchen mit Ruhemasse. Die Energie eines Photons beträgt E=pc=hv. Also beträgt der Impuls eines Photons p=hv/c.

h ist übrigens das plancksche Wirkungsquantum und v ist die Frequenz.

Grüsse, MP

Geändert von Marco Polo (17.05.12 um 20:59 Uhr)
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  #9  
Alt 17.05.12, 20:54
Benutzerbild von Marco Polo
Marco Polo Marco Polo ist offline
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Standard AW: Photonen

Zitat:
Zitat von Mirko Beitrag anzeigen
Heisst das denn analog das die Masse des Photons immer weiter gegen null geht je weiter es abgebremst wird ?
Nein. Photonen sind masselos und bleiben es auch.

Auch kann die Geschwindigkeit eines Photons nicht abgebremst werden. Auch nicht im Medium. Der Wechselwirkungsprozess in diesem Medium ist eine Veränderliche. Mehr nicht. Ist das Photon wechselwirkungsfrei ergibt sich automatich die Vakuumlichtgeschwindigkeit.

Tritt also ein Photon in ein Medium ein, dann kann man über v=s/t eine Gesamtgeschwindigkeit sogar gegen Null strebend messen. Das hat aber nichts mit der Vakuumlichtgeschwindigkeit zu tun.

Abhängig vom Medium dauert diese Wechselwirkung (Absorption/Emmission) also mehr oder weniger lang und es ergibt sich nur eine scheinbare Geschwindigkeit über die Strecke Eintritt-Austritt.

Im Medium bewegt sich das Photon zunächst mit c, dann wechselwirkt es mit einem Atom (wird also absorbiert und danach emittiert) und danach bewegt es sich wiederum mit c um dann wieder vom nächsten Atom absorbiert und emittiert zu werden und so weiter...

Dieser Gesamtprozess ist aber abhängig von der Art des Mediums und dauert demnach unterschiedlich lang, was insgesamt zu einer scheinbaren Verlangsamung von Photonen im Medium führt.

Zwischen den Atomen bewegen sich Photonen immer mit c, der Vakuumlichtgschwindigkeit.

Grüsse, MP
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  #10  
Alt 17.05.12, 21:19
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Bauhof Bauhof ist offline
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Standard AW: Photonen

Zitat:
Zitat von Marco Polo Beitrag anzeigen
Photonen sind tatsächlich masselose Teilchen. Sie haben aber nicht die Ruhemasse Null. Das ist ein völliger Unsinn, der immer wieder in Physikbüchern zu lesen ist. Wenn man behauptet, dass ein Photon die Ruhemasse Null hat, dann muss man dem Photon automatisch ein Ruhesystem zugestehen. Denn nur in diesem wäre es ja Null.
Dieses Ruhesystem gibt es aber nicht.
Hallo Marc,

ich finde, das ist eine sehr wichtige Erkenntnis, die du sehr gut formuliert hast.

M.f.G. Eugen Bauhof
__________________
Ach der Einstein, der schwänzte immer die Vorlesungen –
ihm hatte ich das gar nicht zugetraut!

Hermann Minkowski
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