Licht Photon Wechselwirkungen mit was?

Heihachi · Anmeldungsdatum: 20.11.2014 Beiträge: 1

Meine Frage:
Hallo. hier eine Anfängerfrage....

obwohl ich hier im Forum schon einiges darüber gelesen habe, beantwortet nichts davon meine Frage. Vielleicht weil sie nicht schwierig genug ist.

Also, ich versuche zu verstehen, wie ein Photon auf dem Weg von der Strahlungsquelle bis hin zu meinem Auge verläuft. Wie wechselwirkt Dieses und womit ?

Das Photon trifft nun auf Materie (egal welche). oder ganz einfach. Sonne -> Licht -> trifft auf Blume... warum sehe ich diese ?

Was passiert mit dem Photon wenn es irgendwo auftrifft, es wird ja nicht einfach im gleichen "Brechungswinkel" (mir fällt kein besseres Wort dafür ein) wieder abgestrahlt....

Und ist das Photon nicht ein Elementarteilchen und müsste es damit nicht "fast ungehindert, also quasi ohne Wechselwirkung" durch Materie hindurch fliegen, ähnlich wie es z.B. Neutrinos tun ?

Oder hängt es dann irgendwie damit zusammen, dass das Licht sich dann wie eine Welle verhält und einfach reflektiert wird, wobei dann glaube ich nur die Wellenlänge reflektiert werden, deren
Farbe der Gegenstand hat...? (bestimmt vermische ich hier einiges, sorry)

Wie verhält es sich dann aber unter einer Decke, wo ich gerade noch etwas darunter sehen kann, wenn ich mir z.B. eine Höhle baue. Woher kommt dann das Licht, wenn die Ränder alle sauber aufliegen ?

Wenn es möglich ist, dies jemanden zu beantworten, der nicht Physik studiert hat, sondern Maschinenbau, wäre ich sehr dankbar.

Meine Ideen:
Wie oben in der Frage schon beschrieben, werfen meine möglichen Antworten nur noch mehr Fragen auf.

yellowfur · Moderator Anmeldungsdatum: 30.11.2008 Beiträge: 804

Ein Photon kann bei Wechselwirking mit Materie gestreut werden, absorbiert werden oder es treten weitere Effekte wie Fluoreszenz auf, bei denen sich die Wellenlänge des Lichtes ändert. Was du siehst, hängt von der Strahlquelle ab. In Laborexperimenten hat man manchmal kohärentes, monochromatisches Laserlicht (fokussiertes Licht einer Wellenlänge mit vielen Photonen gleicher Phase), im Alltag ist das Sonnenlicht oder das Licht der Zimmerlampe die Quelle. Immer stecken in den letzten beiden Fällen unterschiedliche Wellenlängen ("Farben") drin, die in etwa weißes Licht ergeben.

Wenn Licht gestreut wird, kann es elastisch (nur die Richtung ändert sich) oder inelastisch (Richtung ändert sich und Energie ebenfalls) gestreut werden. Gestreut heißt erstmal, dass die neue Ausbreitungsrichtung irgendwoanders hin zeigt. Bei Reflektion an glatten Oberflächen (bsp Spiegel) ist der Einfallswinkel gleich der Ausfallswinkel, das ist also ein Sonderfall.
Es gibt eine mittlere freie Weglänge, die ein Photon im statistischen Mittel propagiert, bevor es mit dem umgebenden Medium (zum Beispiel Luft) interagiert.

Steht also beispielsweise eine Blume auf der Wiese, sieht man diese aus einiger Entfernung, weil die Luft eine hohe Transparenz hat. Absorption und vor allem Streuung tritt statistisch signifikant erst nach einigen Metern auf. Ist es aber ein nebliger Tag (viele Wassertröpfchen in der Luft), ist die mittlere freie Weglänge aufgrund der geänderten Eigenschaften viel kürzer und die Information, die die Photonen übertragen, kommt nicht mehr an.

Farbwahrnehmung ist die Interpretation der Nervensignale von den Stäbchen und Zapfen durch das Gehirn. Da steckt viel Psychologie drin, aber physikalisch sieht man, wie du schon sagst, die Wellenlänge oder die Überlagerung der Wellenlängen, die am meisten zurückgestreut werden.

Neutrinos haben eine viel größere mittlere freie Weglänge und durchdringen im Mittel die gesamte Erde ohne eine einzige Interaktion, weswegen man das nicht mit Photonen vergleichen kann.

Licht wechselwirkt generell mit der Materie, und je nach den Materialeigenschaften kann ein Detektor (beispielsweise das menschliche Auge) mehr oder weniger Signale auffangen. Je dicker die Materie, desto weniger Licht kommt auf der anderen Seite an.

Scheint nachts das Licht der Deckenlampe schwach durch die Bettdecke, dann ist die Bettdecke nicht so dick oder hat einen so großen Absorptionskoeffizienten, das alles Licht davon absorbiert wird, sondern nur ein großer Teil.

Die Eindringtiefe ist je nach Material unterschiedlich, bei deiner Bettdecke sind das (wellenlängenabhängig) ein paar Millimeter, sodass noch auf der anderen Seite etwas austritt, aber bei Metallen beträgt die Eindringtiefe nur wenige Nanometer, das meiste Licht wird zurückreflektiert.

Ich hoffe, das hilft dir weiter, wenn du noch Fragen hast, kannst du einfach hier fragen^^

Brillant · Anmeldungsdatum: 12.02.2013 Beiträge: 1973 Wohnort: Hessen

Licht wechselwirkt ja nicht nur mit Materie, sondern auch mit Kraftfeldern (Stichwort Gravitationslinse). Ich wundere mich, dass man bei Beobachtunug ferner Galaxien diese Tatsache überhaupt nicht berichtet.

jh8979 · Moderator Anmeldungsdatum: 10.07.2012 Beiträge: 8576

Gast 2589 i 65 · Gast

Hallo,
Erst mal danke für die ausführliche Antwort.
Der Gravitationslinsen Effekt ist mir bekommt, war jetzt aber nicht direkt meine Frage.

Es ist mir nun auch schon einiges etwas klarer geworden.
Was mich speziell interessiert ist, was genau passiert mit dem Photon wenn es zB auf die Blume trifft.
Das Licht der Sonne, und die Durchlässigkeit der Umgebungsluft mal außen vor.
Also, dass Photon trifft auf. ...Aber worauf genau?
Jetzt mal dumm gefragt, trifft es auf ein Atom, auf ein Proton, auf ein Molekül. ..? Worauf? Und was passiert dann da, dass davon wieder Licht weiter geleitet wird. ..um zu mein Auge zu gelangen.

Peff · Anmeldungsdatum: 04.05.2014 Beiträge: 135

Das Photon wechselwirkt mit den Elektronen des Atoms. Es trifft auf ein Elektron und wird absorbiert. Hierbei ist die Wellenlänge (Farbe) des Photons entscheidend. Die verschiedenen chemischen Elemente weisen verschiedene Spektren auf, das heißt es werden nur Photonen bestimmter Wellenlängen absorbiert. Durch die Absorption wird das Atom angeregt. Das Elektron, welches das Photon absorbiert, kommt in einen höheren Energiezustand. Da das Atom anstrebt, den Grundenergiezustand wieder zu erreichen, emittiert das Elektron ein neues Photon entsprechender Wellenlänge und gibt somit Energie ab.

Ein Photon bleibt dabei also nicht erhalten. Sobald es auf ein Elektron trifft, wird es absorbiert. Unmittelbar wird dann ein neues Photon wieder emittiert.

Heihachi 1 · Gast

Peff · Anmeldungsdatum: 04.05.2014 Beiträge: 135

Photonen und Elektronen sind in etwa gleich groß.

Die anderen Fragen können dir die Experten hier Forum besser beantworten als ich.
Ich denke aber es hängt vom Winkel des auftreffenden Photons ab, in welche Richtung das neue Photon emittiert wird. Welchen Weg es dann nimmt, kann man nicht vorhersagen, aber die Wahrscheinlichkeit für einen bestimmten Weg mit Hilfe der Quantenelektrodynamik berechnen.

Auch die Wahrscheinlichkeit dafür, dass das Elektron das Photon in einem bestimmten Abstand absorbiert oder eben nicht kann man berechnen. Wie nah das Photon dem Elektron tatsachlich kommen muss, weiß ich leider nicht.