Spiegel-Box: Woher kommt die kinetische Energie des Lichts?

d.marx · Gast

Hallo,

mir ist heute folgender Gedanke gekommen:

Nehmen wir an, wir würden eine Box mit Spiegeln in der Innenseite bauen. Exakt 100% der Innenseite sei mit reinen Spiegeln versehen. Wenn wir theoretisch einen Lichtstrahl in dieser Box "gefangen" nehmen würden, so würde er durch die Spiegel ständig hin- und hergeschickt werden. Herrscht in der Box vakuum, so müsste der Lichtstrahl bis in alle Ewigkeit sich in der Box bewegen - mit Lichtgeschwindigkeit selbstverständlich - und wird durch nichts absorbiert.

Nun hat das Licht sowohl Eigenschaften eines Teilchens, aber auch Eigenschaften einer Welle. Stellen wir uns den Lichtstrahl einmal als ein Teilchen vor. Dieses Teilchen bewegt sich also in der Box bis in alle Ewigkeit und verrichtet kinetische Energie (die leider nicht zum Erhitzen mittels Reibung verwendet werden kann, da das Licht sonst absorbiert werden würde).

Wie ist es zu erklären, dass das Lichtteilchen "unendlich" viel kinetische Energie verbraucht, die scheinbar aus dem "Nichts" kommt?

Grüße
David Marx

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Was meinst du mit "verrichtet kinetische Energie"?

Wenn das Licht im Kasten hin und hersaust (und, wie du mal angenommen hast, nicht früher oder später durch Absorption verlorengeht/ umgewandelt wird und nicht durch irgendetwas weniger wird), behält es ja seine Energie und gibt sie nicht ab. Ich sehe also weder, wo da etwas "verrichtet", noch wo da etwas "verbraucht" werden soll.

d.marx · Gast

Hallo,

Nun, verbraucht oder umgewandelt wird nichts und somit behält das Licht seine Energie bei.

Allerdings ist doch die Aussage wahr, dass das Licht (das Teilchen oder die Welle, je nachdem wie man es interpretiert) sich von A nach B bewegt. Einmal ist es in der einen Ecke. Danach bewegt es sich mit Lichtgewindigkeit in der anderen Ecke der Box. Im Makroskopischen wäre jede Bewegung entweder mit Gravitation, Kräften oder Energieaufwand verbunden. Das Licht fällt allerdings nicht darunter, da es nicht Makroskopisch ist.

Die Frage ist also, was diese ständige/unendliche Bewegung treibt - wenn weder eine Kraft, noch Gravitation, noch Energieaufwand dahinter steckt. (Und für den Falle, dass man Licht als ein Teilchen=Materie betrachtet, wäre eventuell eine Makroskopische Betrachtung sinnvoll?)

Gruß
David

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18027

Es gibt aber doch eine interessante Frage (die sich in der Quantenmechanik auflöst):
Betrachtet man Licht als Teilchen, so überträgt das Teilchen bei jeder Reflexion Impuls auf den Kasten; dieser würde also zittern. Betrachtet man Licht dagegen als stehende Welle, so passiert dies sicher nicht.

DrStupid · Anmeldungsdatum: 07.10.2009 Beiträge: 5041

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18027

Na ja, wenn man das el.-mag Feld quantisiert und bestimmte Randbedingungen einführt, dann passt das mit der ebenen Welle schon.

Ich gebe dir aber recht, dass durch die qm Unschärfe des el.-mag. Feldes sowie des Kastens selbst natürlich keine klassische Bewegungsgleichung mehr gilt