Verständnisfrage zum Thema Wellen

pascalito · Newbie Anmeldungsdatum: 29.10.2008 Beiträge: 8

Hallo liebe Physiker-Gemeinschaft,

ich hab ein paar Fragen zum Thema Wellen.
Ich hab gelernt, eine Lichtwelle ist ein Photon. Trifft nun eine ebene Wellenfront auf einen Spalt, ergibt sich folgendes Bild:

Jeder Punkt einer ebenen Wellenfront ist der Ausgangspunkt für eine kreisförmige Elementarwelle, also wie auf dem Bild.
Besteht eine Elementarwelle aus einem Photon?
Und wieso breitet sich die Welle in alle Richtungen aus, sollte sie aus einem Photon bestehen? Eigentlich kann das Photon ja nur eine Bewegungsrichtung haben.
Ich hoffe ihr versteht was ich meine.

lg

ebichu87 · Full Member Anmeldungsdatum: 14.12.2008 Beiträge: 260 Wohnort: DE

du sprichst vom Sogenannten Teilchen-Wellen dualismus. Sprich, das licht hat in gewissen situationen eigenschaften eines teilchens (photons), in anderen die einer welle, wie du es eben beim Spaltversuch geschildert hast. Man kann also nicht sagen, das Licht ist eindeutig ein teilchen oder eindeutig eine welle

pascalito · Newbie Anmeldungsdatum: 29.10.2008 Beiträge: 8

angekommen eine einzelne welle komm durch den spalt. breitet diese sich dann wie auf dem bild aus?
bzw is eine elementarwelle = ein photon?

Jens Blume · Full Member Anmeldungsdatum: 14.02.2009 Beiträge: 340

TripleT · Full Member Anmeldungsdatum: 30.10.2006 Beiträge: 359

Nein, auch nicht.
Das mit den Photonen ist nicht so ganz einfach.
In der klassischen Physik werden elektromagnetische Felder beschrieben durch elektromagnetische Wellen. Dabei sind die sogenannten Elementarwellen eigentlich nur ein Hilfsmittel, um sich Interferenzeffekte mehr oder weniger anschaulich vorstellen zu können. Beispielsweise Elementarwellen, die von den einzelnen Spalten eines Transmissionsgitters ausgehen und sich dann auf einem entfernten Schirm mit unterschiedlichen Gangunterschieden überlagern. Das funktioniert qualitativ sehr gut, um aber quantitativ das richtige Interferenzmuster zu erhalten muss man dann doch Beugungsintegrale bemühen... die man wohl als unendliche Summe infinitesimal separierter Elementarwellen verstehen könnte.
Auch quantenmechanisch (wo dann die Photonen ins Spiel kommen) bleibt dies alles richtig, allerdings ist die Interpretation dann eine andere: die Wellen werden als Aufenthaltswahrscheinlichkeit gedeutet, und zwar als die Wahrscheinlichkeit für das Antreffen eines Energiepakets. Diese Energiepakete sind es, die Photonen genannt werden. Die Energie ist natürlich immer als ganzes in dem elektromagnetischen Feld enthalten, aber eben in Einheiten der Photonenenergie (h*f). Nun macht es nicht wirklich Sinn, von Photonen zu sprechen bevor sie detektiert werden. Es ist einfach so, dass wenn man Energie aus einem E-Feld herausnimmt (beispielsweise indem man ein Lichtfeld auf einen lichtempfindlichen Film treffen lässt) die Energieübertragung nur in Einheiten der Photonenenergie stattfinden kann. Und halt auch nur dann, wenn man an einer Position guckt, wo die Aufenthaltswahrscheinlichkeit nicht genau 0 ist.

pascalito · Newbie Anmeldungsdatum: 29.10.2008 Beiträge: 8

Und wieso breitet sich eine Elementarwelle wie auf dem Beugungsbild kreisförmig aus?
Eigentlich sieht eine Welle doch so aus:

Wenn sich die Welle in alle Richtungen ausbreitet müsste sich seine Energie doch eigentlich aufteilen?