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Photon


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Das Photon (selten auch Foton ) ist das Quant elektromagnetischer Wellen . Die Erkenntnis dass elektromagnetische Wellen quantisiert also nur in festen Portionen erzeugt und werden können erklärt sowohl den Teilchencharakter als den Wellencharakter elektromagnetischer Wellen beispielsweise des Lichts .

Weniger offensichtlich aber doch mit dem verbunden sind das Vorhandensein eines Impulses einer ...

Es gibt weder ruhende Photonen noch sie sich mit beliebiger Geschwindigkeit bewegen ihre erfolgt vielmehr grundsätzlich mit Vakuumlichtgeschwindigkeit . (Die Lichtgeschwindigkeit selbst ist jedoch in verschiedenen Medien da die Photonen dort mit der umliegenden wechselwirken und sich das Licht als Anregungswelle Materie und nicht als freier Photonenstrom ausbreitet.) haben keine Ruhemasse . Als Spin -„1“-Teilchen sind Photonen Bosonen . Insofern können beliebig viele Photonen den quantenmechanischen Zustand besetzen etwa im Laser . Reelle Photonen besitzen ausschließlich transversale Polarisation .

Photonen tragen eine Energie <math>E</math> die durch die Frequenz <math>\nu</math> der Strahlung und das planckschen Wirkungsquantum <math>h</math> nach der Formel

<math>E=h\nu\ </math>
gegeben ist. Außerdem übertragen sie einen Impuls <math>p</math> der Größe:
<math>p=\frac{h\nu}{c}=\frac{h}{\lambda}\ </math>
wobei <math>\lambda</math> Wellenlänge des Lichts und <math>c</math> die Lichtgeschwindigkeit

Die Vermittelung der elektromagnetischen Wechselwirkung wird der Quantenelektrodynamik durch Photonenaustausch beschrieben.

Die Quantisierung der elektromagnetischen Strahlung geht auf die Erklärung der Schwarzkörperstrahlung durch Max Planck im Jahr 1900 Planck selbst stellte sich allerdings nicht die Strahlung an sich quantisiert vor sondern erklärte Quantisierung damit dass die Oszillatoren in den der Schwarzkörperresonatoren nur diskrete Energiemengen mit dem Feld austauschen können. Grundlegend zur Entdeckung des (d. h. des Teilchencharakters von Licht) war der 1887 von Heinrich Hertz und Wilhelm Hallwachs beobachtete fotoelektrische Effekt . Albert Einstein beschrieb 1905 in seiner zum Fotoelektrischen Effekt das Licht als aus mit Partikeleigenschaften bestehend. Damit griff er die frühere z. B. von Isaac Newton vertretene Vorstellung auf welche das Licht Teilchenstrom aufasste. Die formale Quantentheorie des Lichtes erst seit 1925 beginnend mit Arbeiten von Max Born Pascual Jordan und Werner Heisenberg entwickelt. Die bis heute gültige Theorie elektromagnetischen Strahlung welche auch die Lichtquanten beschreibt Quantenelektrodynamik geht auf eine Arbeit von Paul Dirac im Jahr 1927 zurück in der die Wechselwirkung von quantisierter elektromagnetischer Strahlung mit Atom beschreibt. Der Begriff "Photon" wurde 1926 den Chemiker Gilbert N. Lewis geprägt der aber nicht das Lichtquant verstand sondern eher von ihm vorgeschlagenen Mechanismus mit dem ein mit der elektromagnetischen Welle wechselwirkt.

Siehe auch: Phonon Biofoton

Weblinks

http://www-tfp.physik.uni-karlsruhe.de/~didaktik/altlast/9.pdf Eine Erläuterung verbreiteter Verständnisprobleme



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