Medium Licht

FL · Gast

Meine Frage:
Warum benötigt das Licht b.z.w. elektromagnetische Strahlung kein Medium, um sich auszubreiten?

Meine Ideen:
Weil Licht aus Teilchen besteht?

Uriezzo · Anmeldungsdatum: 15.09.2011 Beiträge: 281 Wohnort: Großostheim

Ich glaube nicht, dass man Deine Frage direkt beantworten kann. Man könnte natürlich sagen: Es ist einfach so. Die Physiker haben eben kein Medium gefunden, in dem sich Licht bewegt.

Am ehesten lässt sich die Frage vielleicht so angehen:
In der klassischen Physik kennen wir Wellen und beschreiben sie mit einem abstrakten Wellenmodell. Beispielsweise gibt es Wasserwellen, Schallwellen, Erdstöße etc. All diese Wellen sind bestimmte Eigenschaften gemein: Dass sie Energie transportieren, dass es Interferenzphänomene geben kann etc. Und eben auch, dass sie sich auf einem Medium ausbreiten.

Das Modell so einer Welle lässt sich nun auch sehr gut auf elektromagnetische Strahlung und Licht anwenden; Licht zeigt eben viele Phänomene (Brechung, Interferenz etc), die wir auch von diesen klassischen Wellen her kennen. Insofern ist Licht eine Welle.
Aber Licht hat eben nicht alle Eigenschaften einer klassischen Welle: Es gibt zum Beispiel Photonen und es gibt kein Medium, auf dem sich die Welle ausbreitet. Licht ist daher eben doch keine klassische Welle. Licht muss streng genommen im Rahmen der Quantenfeldtheorie beschrieben werden, so wie alle anderen Elementarteilchen auch, also als Quantenfeld und eben nicht klassisches Wellenfeld. Insofern lässt sich das Modell einer klassischen Welle eben auch nicht perfekt anwenden. Daher ist es streng genommen nicht verwunderlich, dass es bestimmte Eigenschaften von klassischen Wellen gibt, die im Falle von Licht nicht erfüllt sind.

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18201

Ich würde es vereinfacht so formulieren: das elektromagnetische Feld ist das Medium, das sich ausbreitet.

Bei einer Wasserwelle ist man ja auch nicht überrascht, dass Wasser selbst das Medium ist, mittels dessen sich eine Wasserwelle ausbreitet. Die Frage nach dem Medium stammt evtl. einfach da her, dass das Medium "el.-mag. Feld" für uns zunächst unsichtbar bzw. sehr abstrakt ist.

Uriezzo · Anmeldungsdatum: 15.09.2011 Beiträge: 281 Wohnort: Großostheim

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18201

Ich sehe das anders. Wasser kann sich ausbreiten (als Wasserfront) oder bereits "da sein" und eine Welle vermitteln.

Aber ich denke, ich habe mich an den Feldbegriff eben schon gewöhnt und sehe deswegen diese Fragen gar nicht mehr

Uriezzo · Anmeldungsdatum: 15.09.2011 Beiträge: 281 Wohnort: Großostheim

Ich sehe das so:

Der Feldbegriff ist im klassischen Sinne ein abstrakter, aber sehr nützlicher Begriff:

Konkret habe ich beispielsweise Wasserteilchen oder Luftteilchen, die miteinander wechselwirken. Diese Wechselwirkungen im einzelnen zu beschreiben und wie sie dazu führen, dass ein Teilchen, das am Ort A schwingt, ein Teilchen am Ort B zum schwingen bringt, ist relativ komplex. Ich tue mir einfacher, ein kontinuierliches Feld - nennen wir es Wasserfeld - zu definieren und eine Wellengleichung aufzustellen, die mein Problem beschreibt. Die Stärke des Feldes an einem bestimmten Ort entspricht dabei der Auslenkung der Teilchen um ihre Ruhelage. Die Lösungen, wie sich dieses Feld mit der Zeit verändert, nennt man auch Wellen. Das Feld an sich bleibt dabei ein abstrakter Begriff. Das Medium hingegen ist konkret. Es sind die Wasser oder Luftteilchen.

Im Falle des elektromagnetischen Feldes habe ich nun das abstrakte Feld (das sich beispielsweise durch Kräfte auf Ladungen äußert) ohne aber den Unterbau des Mediums zu haben.

Natürlich kann ich jetzt hergehen und sagen, dass dieses klassische Medium, das mir zunächst so konkret und vertraut vorkommt, also die Wasserteilchen und Luftteilchen, ja auch nichts anderes sind als Felder - Quantenfelder - und dass diese damit meinem elektromagnetischen Feldern gleichen (Felder ohne konkreten Unterbau, ohne ein Medium, auf dem sie sich ausbreiten). Am Ende habe ich einige nützliche Modelle (e.g. Feldbegriff), die ich immer wieder neu sehr erfolgreich anwende, von denen ich aber nie sicher sein kann, ob sie in der Natur letztendlich wirklich "existieren" und realisiert sind oder ob es sich eben nur um sehr gute Modelle und Denkmuster handelt ...

D2 · Anmeldungsdatum: 10.01.2012 Beiträge: 1723

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18201

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