Warum hat licht unterschiedliche Energien

HollaDieWaldFee · Anmeldungsdatum: 15.05.2013 Beiträge: 4

Wieso kann Licht unterschiedliche Energien haben? Gut, Licht ist ja auch als Welle zu verstehen, daher unterschiedliche Wellenlängen und damit Energien.

Aber mal angenommen ich emittiere mit meiner Lichtquelle nur ein einzelnes Photon bestimmter Frequenz und dann später eins mit anderer Frequenz, wie kann da die Energie verschieden sein?

Wenn gilt E=mc² , die Lichtgeschwindigkeit konstant ist und ein Photon keine Masse hat, wie kann sich dann die Energie ändern?

Und warum wird Licht eigentlich auch als elektromagnetische Welle bezeichnet, wenn Licht doch gar nichts mit Strom oder Magnetismus zu tun hat?

Chillosaurus · Anmeldungsdatum: 07.08.2010 Beiträge: 2440

HollaDieWaldFee · Anmeldungsdatum: 15.05.2013 Beiträge: 4

HJS1973 · Anmeldungsdatum: 04.06.2013 Beiträge: 7

Licht ist nur ein spezieller Fall eines elektromagnetischen Effekts. Unsere Augen können nur bestimmte Frequenzen wahrnehmen, von Rot bis Violett. Aber Du hast sicher schon von Infrarot oder Ultraviolett gehört, dies sind Lichtstrahlen, die eine niedrigere oder höhere Energie haben, als das sichtbare Licht. Aber damit ist noch nicht das ganze Spektrum abgedeckt. Oberhalb der UV-Strahlen gibt es Röntgen- und dann Gammastrahlen. Unterhalb des infraroten Bereichs gibt es Radiowellen (Funk, Fernsehen etc).

Alle diese elektromagnetischen Strahlen entstehen durch die Bewegung/Veränderung elektrisch geladener Objekte (z.B. Elektronen, Protonen). Diese strahlen Energie ab (oder nehmen sie auf). Die Energie wird dabei nur in bestimmten Paketgrößen abgegeben, es gibt keine Zwischengrößen. Diese Pakete sind Lichtquanten, auch Photonen genannt. Je mehr Energie, desto höher die Frequenz.

Die Photonen haben keine Masse, wenn sie sich in Ruhe befinden (was nur relativ zu ihnen selbst der Fall ist). In Relation zu anderen Objekten bewegt sich das Licht immer mit Lichtgeschwindigkeit und die darin steckende Bewegungsgenergie entspricht dann auch einer Masse.

Sich verändernde elektromagnetische Felder sind quasi das Licht (das stimmt nicht ganz, die Physiker hier werden das vielleicht genauer erklären können), ein Photon wird aber nicht von einem anderen Photon elektromagnetisch beeinflußt, allerdings können Überlagerungen (Interferenzen) auftreten.

Uriezzo · Anmeldungsdatum: 15.09.2011 Beiträge: 281 Wohnort: Großostheim

Das ist wieder Mal ein Beispiel dafür, wie die "relativistische Masse" und die Formel

zur Verwirrung führt, wenn man sie nicht richtig gebraucht:
Strenggenommen gilt

nur im Ruhefall (also für relativ zu mir unbewegte Objekte). Und genauso hat sie Einstein auch gebraucht.
Die allgemeine Formel lautet:

Photonen haben zwar keine (Ruhe)Masse. Aber sie haben Impuls. Ihre Energie ist damit gemäß obiger Formel:

Licht sind elektromagnetische Wellen in einem bestimmten Frequenzbereich: Oszillierende elektrische und magnetische Felder breiten sich auch im ladungsfreien Raum aus (entsprechend den Maxwellgleichungen, die das Verhalten von elektrischen und magnetischen Feldern beschreiben). Licht hat also schon etwas mit Magnetfeldern zu tun: Es besteht sozusagen aus stark oszillierenden magnetischen und elektrischen Feldern. Klassisch gesehen setzt sich Licht also aus kontinuierlichen elektrischen und magnetischen Feldern zusammen.

Irgendwann hat sich dann herausgestellt, dass die klassische Beschreibung von elektromagnetischen Feldern unzureichend ist: In der Quantenelektrodynamik werden aus den klassischen elektromagnetische Wellen und Feldern in diesem Zusamenhang Feldoperatoren und das Konzept des Photons, also Lichtteilchens, tritt auf. Man sollte sich so ein Photon aber keineswegs so vorstellen, wie man sich üblicherweise Teilchen vorstellt: Ein Photon ist in der Regel nicht lokalisierbar und eine Lichtwelle ist kein Strom aus Lichtteilchen, die von A nach B fliegen. Sinnvoller ist es sich vorzustellen, dass man aus einem elektromagnetischen Feld nur Energie nur in ganzen Paketen (Quanten, Photonen) abzapfen oder wieder abgeben kann.

Uriezzo · Anmeldungsdatum: 15.09.2011 Beiträge: 281 Wohnort: Großostheim

HJS1973 · Anmeldungsdatum: 04.06.2013 Beiträge: 7