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Elektronen und Photonen
 
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Ricky



Anmeldungsdatum: 16.01.2009
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Beitrag Ricky Verfasst am: 27. Nov 2009 14:39    Titel: Elektronen und Photonen Antworten mit Zitat

Hallöchen,

Ich habe folgende Aufgaben, die ich bis Dienstag lösen muss.

1.) Welche Unterschiede bestehen zwischen Elektronen und Photonen?
2.) Welche Eigenschaften sind bei Elektronen und Photonen gleich?

Könnte mir vielleicht jemand helfen gemeinsam auf die Lösung zukommen...? Hilfe Hilfe

Vielen Dank Prost Prost
bishop
Moderator


Anmeldungsdatum: 19.07.2004
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Beitrag bishop Verfasst am: 27. Nov 2009 15:27    Titel: Antworten mit Zitat

Wie markus sicher noch schreiben wird:

"Was hast du dir denn schon selbst dazu überlegt? Magst du ein bisschen recherchieren, z.B Wiki und dann hier schreiben damit wir deine Ergebnisse ggfs diskutieren können"

gruß

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Ein Physiker ist jemand, der über die ersten drei Terme einer divergenten Reihe mittelt
Ricky



Anmeldungsdatum: 16.01.2009
Beiträge: 1000

Beitrag Ricky Verfasst am: 27. Nov 2009 18:12    Titel: Antworten mit Zitat

folgende informationen habe ich so auf anhieb herausbekommen
können :

Zum Elektron :

Das Elektron ist ein negativ geladenes Elementarteilchen

Elektronen bilden die Elektronenhülle von Atomen und sind durch ihre negative elektrische Ladung für die elektrische Leitfähigkeit von Metallen verantwortlich

Das Elektron ist das leichteste elektrisch geladene Elementarteilchen

Elektronen besitzen Welleneigenschaften

Zum Photon :

Photonen sind so etwas wie Lichtteilchen

Photonen besitzen Welleneigenschaften

Jegliche elektromagnetische Strahlung ist in Photonen quantisiert

Ein Photon befindet sich nie in Ruhe, sondern bewegt sich immer mit Lichtgeschwindigkeit

Hilfe Hilfe Hilfe Hilfe Hilfe
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
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Beitrag TomS Verfasst am: 27. Nov 2009 18:24    Titel: Antworten mit Zitat

Ich würde die Eigenschaften mal kategorisieren, um sie dann vergleichen zu können:

Masse, Ladung, Spin und daraus abzuleitende Eigenschaften, Antiteilchen? wo treten sie auf? wie werden sie mathematisch beschrieben?

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Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job (interpreting quantum theory) was done 50 years ago.
Ricky



Anmeldungsdatum: 16.01.2009
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Beitrag Ricky Verfasst am: 27. Nov 2009 18:33    Titel: Antworten mit Zitat

ja also die ladung und masse kenne ich...:

Elektron :

Masse : 9,11*10^-31 kg

Ladung : 1,6*10^-19 C

Photon :

Ladung : 0 C

Masse : 0

von Spin oder Antiteilchen haben wir im unterricht jedoch noch nicht gelernt.... Hilfe Hilfe Hilfe


Zuletzt bearbeitet von Ricky am 27. Nov 2009 20:40, insgesamt einmal bearbeitet
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
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Beitrag TomS Verfasst am: 27. Nov 2009 20:28    Titel: Antworten mit Zitat

Das mit der Masse passt nicht: bei den Elektronen gibst du die Ruhemasse an, bei Photonen dagegen die relativistische Masse m=E/c²; die Ruhemasse ist ja Nul.
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Ricky



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Beitrag Ricky Verfasst am: 27. Nov 2009 20:39    Titel: Antworten mit Zitat

ja stimmt da hast du recht. das habe ich schnell mal
editiert. aber wie hilft mir das denn jetzt bei den aufgaben
weiter... Hilfe Hilfe
TomS
Moderator


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Beitrag TomS Verfasst am: 27. Nov 2009 20:56    Titel: Antworten mit Zitat

Na, du sollst doch Gemeinsamkeiten und Unterschiede benennen, oder?
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Beitrag Ricky Verfasst am: 27. Nov 2009 21:33    Titel: Antworten mit Zitat

ja klar. Prost Prost

habe die ladung und masse sind doch nicht die einzigen unterschiede,
oder...?
und welche gemeinsamkeiten gibt es...?

ich verstehe garnicht wie man photonen und elektronen überhaupt miteinander vergleichen soll. denn bei den photoen handelt es sich eben um energieteilchen bei dem teilchenmodell des lichtes. und elektronen sind eben bewegliche ladungsträger durch die z.B. ein stromfluss möglich gemacht wird...
so, und welche gemeinsamkeiten bzw. unterschiede kann man dann gegenüber stellen...? Hilfe Hilfe
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 14061

Beitrag TomS Verfasst am: 27. Nov 2009 21:48    Titel: Antworten mit Zitat

siehe mein Posting oben: 27. Nov 2009 18:24
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Ricky



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Beitrag Ricky Verfasst am: 27. Nov 2009 22:45    Titel: Antworten mit Zitat

ich habe deinen beitrag ja gelesen und daraufhin
ja auch die ladung und masse angegeben. mit spin
und antiteilchen kann ich jedoch nichts anfangen...
und inwiefern mir die ladung und masse nun weiterhelfen
ist mir auch nicht ganz klar, denn dass sich photonen und
elektronen in ladung und masse unterscheiden ist ja klar.
ich denke eher das andere unterschiede gemeint sind,
oder... Hilfe
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
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Beitrag TomS Verfasst am: 27. Nov 2009 22:54    Titel: Antworten mit Zitat

Na ja, das kommt auf den Kontext an. Ich würde eine Tabelle mit den o.g. Eigenschaften machen und sie formal ausfüllen:

Photon / Elektron:
Ruhemasse 0 / Ruhemasse 511 keV
Ladung 0 / Ladung -1e
Spin 1 (Boson) / Spin 1/2 (Fermion)
Transport von Energie(quanten) / Transport von Energie und Ladung (letzteres bedeutet Strom)
Vermittlerteilchen der elektromagnetischen Kraft / Bausteine der Atomhülle

Nach unten hin wird es etwas schwammig, denn da kommt es stark auf den Kontext an; die ersten drei Zeilen sind harte Faktem

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Anmeldungsdatum: 16.01.2009
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Beitrag Ricky Verfasst am: 27. Nov 2009 23:02    Titel: Antworten mit Zitat

vielen dank zunächst. Prost

vielleicht könnte man noch sagen :

Photonen bewegen sich immer mit Lichtgeschwindigkeit, klassische Teilchen können die Lichtgeschwindigkeit nie erreichen.

aber das war es im großen und ganzen dann doch auch schon,
oder... Hilfe
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
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Beitrag TomS Verfasst am: 27. Nov 2009 23:16    Titel: Antworten mit Zitat

Das mit der Lichtgeschwindigkeit stimmt.
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Beitrag Ricky Verfasst am: 27. Nov 2009 23:18    Titel: Antworten mit Zitat

gibt es denn noch mehr unterschiede...? Hilfe
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
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Beitrag TomS Verfasst am: 27. Nov 2009 23:26    Titel: Antworten mit Zitat

mir fallen keine elementaren mehr ein; das unterschiedliche Verhalten lässt sich auf die elementaren Unterschiede zurückführen, insbs. auf den Unterschied zwischen Bosonen und Fermionen.
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Anmeldungsdatum: 16.01.2009
Beiträge: 1000

Beitrag Ricky Verfasst am: 27. Nov 2009 23:32    Titel: Antworten mit Zitat

ok. aber das hatten wir ja noch nicht...
aber welche unterschiede lassen sich denn
auf die anderen elementaren unterschiede zurückführen... Hilfe
bishop
Moderator


Anmeldungsdatum: 19.07.2004
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Beitrag bishop Verfasst am: 28. Nov 2009 00:49    Titel: Antworten mit Zitat

zum Beispiel könnte ein Photon durch Paarbildung "zerfallen", während das Elektron stabil ist wenn man von einer eventuellen Umwandlung in ein Neutrino absieht.
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TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
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Beitrag TomS Verfasst am: 28. Nov 2009 08:49    Titel: Antworten mit Zitat

Na ja, ein Photon kann nicht einfach so (für sich alleine) zerfallen; es kann nur an einem anderen Objekt (z.B. einem Kern) streuen und dabei zerfallen - das ist richtig.

Ich würde das aber nicht mehr als Eigenchaft des Photons alleine betrachten, sondern der Wechselwirkung, der QED; und da ist unser Fragesteller - glaube ich - noch nicht so weit

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Anmeldungsdatum: 16.01.2009
Beiträge: 1000

Beitrag Ricky Verfasst am: 28. Nov 2009 11:27    Titel: Antworten mit Zitat

ok. aber auch das haben wir im unterricht noch nicht besprochen...
deshalb tue ich mich mit der aufgabe ja auch so schwer.
denn photonen haben wir nur im zusammenhang mit dem
photoeffekt kennengelernt als nur , dass es sich um energieteilchen
handelt, die in der lage sind ab einer bestimmten frequenz elektronen
auszulösen... Hilfe Hilfe
bishop
Moderator


Anmeldungsdatum: 19.07.2004
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Beitrag bishop Verfasst am: 28. Nov 2009 16:39    Titel: Antworten mit Zitat

TomS hat Folgendes geschrieben:
Na ja, ein Photon kann nicht einfach so (für sich alleine) zerfallen; es kann nur an einem anderen Objekt (z.B. einem Kern) streuen und dabei zerfallen - das ist richtig.

Ich würde das aber nicht mehr als Eigenchaft des Photons alleine betrachten, sondern der Wechselwirkung, der QED; und da ist unser Fragesteller - glaube ich - noch nicht so weit


dazu offtopic mal ne frage: In der Vorlesung und in Büchern heisst es immer, dass Paarbildung nicht im Vakuum passieren kann, weil eine andere Masse da sein muss um den Drehimpuls aufzunehmen. Allerdings wird der Prozess nie so richtig beschrieben. Weisst du da mehr?

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Anmeldungsdatum: 16.01.2009
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Beitrag Ricky Verfasst am: 28. Nov 2009 17:34    Titel: Antworten mit Zitat

Hilfe Hilfe Hilfe Hilfe Hilfe
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 14061

Beitrag TomS Verfasst am: 28. Nov 2009 19:28    Titel: Antworten mit Zitat

Man muss bei der Paarbildung zwischen i) dem realen Prozess (beim Stoß eines Photons an einem schwereren Objekt) und ii) dem virtuellen Prozess, bei dem ein Photon kurzzeitig in ein Elektron-Positron-Paar zerfällt, wobei beide jedoch wieder zu einem Photon rekombinieren unterscheiden.

Zu i) das schwere Objekt ist notwendig, um "überflüssigen" Impuls aufzunehmen; ohne dieses zusätzliche Objekt würde die Energie-Impuls-Erhaltung bei der Paarbildung verletzt werden.
Am einfachsten betrachet man die Streuung eines Photons an einem strukturlosen Objekt; kinematisch ist dann der Zerfall des Photons in ein Elektron-Positron-Paar möglich. Die Kinematik kann man selbst recht einfach herleiten. Zum Streuquerschnitt benötigt man Methoden der QED.

Schau doch mal im Internet unter "Paarbildung".

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Anmeldungsdatum: 16.01.2009
Beiträge: 1000

Beitrag Ricky Verfasst am: 28. Nov 2009 19:38    Titel: Antworten mit Zitat

kann mir denn nochmal jemand bei meiner aufgabe helfen...
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 14061

Beitrag TomS Verfasst am: 28. Nov 2009 22:42    Titel: Antworten mit Zitat

Also ich weiß nicht, auf was du noch hinausmöchtest; wir haben doch schon einiges diskutiert. Wenn du meinst, dass noch Dinge fehlen, die bei euch relevant sind, dann musst du uns schon etwas über den Hintergrund erzählen.
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Ricky



Anmeldungsdatum: 16.01.2009
Beiträge: 1000

Beitrag Ricky Verfasst am: 28. Nov 2009 23:30    Titel: Antworten mit Zitat

ich habe diese elementaren unterschiede nun schonmal in einer
tabelle zusammengefasst. da wir im unterricht noch nicht mehr dazu
gemacht haben, hast du recht und das sind die einzigen unterschiede die ich somit benennen kann..danke Prost
Baba_Saad



Anmeldungsdatum: 18.12.2009
Beiträge: 15

Beitrag Baba_Saad Verfasst am: 21. Dez 2009 21:27    Titel: Antworten mit Zitat

Schönen guten Abend,

habe mal eine Frage zur Masse des Elektrons...

Um wieviel wächst die Masse des Elektrons bei steigender Spannung?
Oder ist die Masse des Elektrons immer 9,1*10^-31 kg???

MfG
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 14061

Beitrag TomS Verfasst am: 21. Dez 2009 21:36    Titel: Antworten mit Zitat

Die geschwindigkeitsabhängige Masse m(v) des Elektrons hängt gemäß der Relativitätstheorie wie folgt von der Gechwindigkeit v ab:



Die Ruhemasse ist fest. Das musst du unterscheiden.

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