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Verständnisfrage zu Impuls von Photonen
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1000grad
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Anmeldungsdatum: 15.01.2007
Beiträge: 166

BeitragVerfasst am: 21 Nov 2009 - 18:54:02    Titel: Verständnisfrage zu Impuls von Photonen

Hallo,

ich denke gerade darüber nach, was mit dem Impuls eines Photons geschieht, wenn es von Medium 1 (n=1) in Medium 2 (n>1) übergeht. Der Impuls ist ja p=h/λ. In Medium 2 ist λ kleiner als in Medium 1 und somit der Impuls größer. Damit der Impulserhaltungssatz nicht verletzt wird, muss Medium 2 (könnte zB ein Glaskügelchen sein) einen Impuls entgegen der Einfallsrichtung des Photons bekommen (zumindest bei senkrechtem Einfall).

Stimmt diese Argumentation??
ichbinsisyphos
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Anmeldungsdatum: 31.05.2007
Beiträge: 1700

BeitragVerfasst am: 21 Nov 2009 - 19:37:48    Titel:

Richtig. Ist auch experimentell nachweisbar. Google mal nach Photopinzette oder Laserpinzette oder sowas in der Richtung.

Damit können kleine (leichte) Objekte verschoben werden, nur indem man einen Laserstrahl auf sie fokussiert.

Es gibt nämlich nicht nur den Rückstoßeffekt, sondern wenn Licht gebrochen und damit in seiner Richtung abgelenkt wird, bekommt das brechende Objekt auch einen seitlichen Impuls hin zu Intensitätsmaximum des Laserstrahls.

Dazu muss aber es über die Ausdehnung des Objektes einen merklichen Intensitätsunterschied geben, ohne starke Fokussierung funktioniert das also nicht.
DrStupid
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Anmeldungsdatum: 11.07.2009
Beiträge: 335

BeitragVerfasst am: 21 Nov 2009 - 19:39:05    Titel: Re: Verständnisfrage zu Impuls von Photonen

1000grad hat folgendes geschrieben:
Der Impuls ist ja p=h/λ.


Nur im Vakuum.
ichbinsisyphos
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Anmeldungsdatum: 31.05.2007
Beiträge: 1700

BeitragVerfasst am: 21 Nov 2009 - 19:46:31    Titel:

Warte mal, mit der Schlussfolgerung, dass das Medium einen Impuls gegen die Einfallsrichtung erhält, bin ich nicht einverstanden. Bin aber im Moment auch etwas überfordert damit.

Im höherbrechenden Medium wird die Ausbreitungsgeschwindigkeit auf alle Fälle geringer.
1000grad
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Anmeldungsdatum: 15.01.2007
Beiträge: 166

BeitragVerfasst am: 21 Nov 2009 - 20:06:12    Titel:

@ichbinsisyphos

Genau über diese optische Pinzette fang ich grad an ne Projektarbeit zu schreiben, deswegen hab ich dadrüber nachgedacht.

@drStupid

und außerhalb des Vakuums?


Wenn euch noch was einfällt bitte posten, ansonsten schonmal danke!
DrStupid
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Anmeldungsdatum: 11.07.2009
Beiträge: 335

BeitragVerfasst am: 21 Nov 2009 - 21:21:01    Titel:

1000grad hat folgendes geschrieben:
und außerhalb des Vakuums?


Allgemein gilt ja (nicht nur für Photonen)

p = E·v/c²

im Vakuum vereinfacht sich das bei Photonen wegen v=c zu

|p| = E/c = h·f/c = h/λ

In Medien geht das aber nicht, weil sich das Photon (bzw. die Wellenfront) hier langsamer bewegt. Das ergibt also

p = h·f·v/c²

Weil die Frequenz f in Medien gleich bleibt, die Ausbreitungsgeschwindigkeit v aber kleiner ist, als im Vakuum, hat der Impuls des Photons im Medium einen kleineren Betrag.

Mit der Wellenlänge ist das nicht so offensichtlich. Mit λ=|v|/f kommnt man nämlich zu

|p| = h·v²/(λ·c²)

und da stecken zwei Größen drin, die im Medium kleiner werden. Wegen der quadratischen Abhängigkeit von der Ausbreitungsgeschwindigkeit und der Proportionalität von v und λ ist das Ergebnis aber trotzdem dasselbe.
1000grad
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Anmeldungsdatum: 15.01.2007
Beiträge: 166

BeitragVerfasst am: 22 Nov 2009 - 01:23:43    Titel:

Ajaa!

Mit v=c/n ergibt sich für den Impuls p=hf/c * 1/n.

Alles klar Very Happy
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