Ruhezustand-Quanten

Gast

Hey,ich hätte da mal eine Frage.
Wo ist der Unterschied zwischen einem Photon und einem Quant?
Soweit ich weiß bezeichnet beides das selbe Phänomen, nur auf unterschiedlichen Frequenzen,oder? Hilfe

PS: Was bezeichnet man als Ruhezustand?
(Ist es der Zustand eines Atoms bei 0° Kelvin?)

schnudl · Moderator Anmeldungsdatum: 15.11.2005 Beiträge: 6979 Wohnort: Wien

Der Begriff Quant hat mit den Übergängen zwischen den diskreten Zuständen von quantenmechanischen Systemen zu tun. Ein Übergang von einem in den anderen Zustand ist mit der Aufnahme oder Abgabe eines genau definierten Energiepakets verbunden, welches üblicherweise ein Photon mit genau definierter (also gequantelter) Energie hf ist. Grundsätzlich können Photonen aber alle Energien besitzen.

Der Ruhezustand hat mit der Temperatur gar nichts zu tun, da die Temperatur für eine einelnes Atom gar nicht definiert ist (oder zumindest nicht in trivialer Weise). Der Grundzustand ist der Zustand mit geringster Energie, die ein Atom aufweisen kann. Eine tiefere Energie gibt es nicht. Es ist quasi die innerste Schale (im Falle des Wasserstoffatoms der s-Zustand).

Es ist nur so dass bei einer gegebenen Temperatur die Wahrscheinlichkeit dafür, dass ein Atom eine bestimmte Energie Ei aufweist durch die Boltzmannverteilung gegeben ist:

wobei j über ALLE Energiezustände geht.

Man kann leicht zeigen, dass für T=0 der Zähler nur durch die niedrigste Energie dominiert wird, daher befinden sich hier alle Atome im tiefsten Energiezustand. Das ist aber ein statistisches Phänomen - das einzelne Atom weiss von einer Temperatur garnichts. Aber je höher T umso grösser die mittlere Energie.

as_string · Moderator Anmeldungsdatum: 09.12.2005 Beiträge: 5786 Wohnort: Heidelberg

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Quant ist ein Oberbegriff zu Photon.

D.h. alle Photonen sind Quanten, nämlich Lichtquanten (Lichtteilchen, "Stückchen" Licht.)

In der Quantenphysik sind auch andere Dinge außer Licht gequantelt (in bestimmten Stückchen anzutreffen).
Zum Beispiel die Energie eines Elektrons in einem Atom, der Drehimpuls eines Elektrons bei einem Atomkern, oder die Masse.
Also sind das dann Energiequanten, Drehimpulsquanten oder Massequanten.

Massequanten sagt man dabei eher selten, weil man dasselbe viel einfacher "Teilchen" nenen kann.

Da man den Ruhezustand eines Atoms (Wenn ein Atom eine Temperatur haben könnte, das wäre das in diesem Zustand in der Tat 0 K) in der Praxis nicht antrifft, verwendet man diesen Begriff nicht für Atome. (Sondern nur für makroskopische Körper, da heißt das v=0).
Bei Atomen gibt es den Grundzustand, das ist der Zustand des Atoms mit der niedrigsten Energie. Vielleicht meinst du den?

as_string · Moderator Anmeldungsdatum: 09.12.2005 Beiträge: 5786 Wohnort: Heidelberg

Hallo!

Sagt man zu Photonen nicht einfach Lichtquanten, weil sie eben Teilchen- und Welleneigenschaften haben? Also mit anderen Worten: Wellen, die in einzelnen "Einheiten" oder "Stückelchen" oder eben Teilchen sich ausbreiten?
Das hat ja mit der Energiequantelung bei z. B. Atomen und so erstmal nicht ganz so viel zu tun. Historisch ist das ja eher so, dass der Begriff nach Einsteins Erklärung für den Photoeffekt aufkam. Da hat man dann ja gesehen, dass das Licht sich zwar wie eine Welle verhält in vielen Zusammenhängen, aber eben doch in festen, unteilbaren Energiebeträgen daherkommt, je nach Farbe (Frequenz), die es hat. Das war ja erstmal sehr erstaunlich, weil man sich eigentlich nicht so recht vorstellen konnte, wie Wellen in einem Strahlungsfeld plötzlich ihre Energie nur in fest definierten Stückchen (also Quanten) an Elektronen oder Atome, etc. abgeben kann (geladene Teilchen, wie Elektronen koppeln also an das EM-Feld nur über festgelegte Energieeinheiten, oder so...). Deshalb hat man das so formuliert, dass das ganze Feld aus Quanten besteht, eben die Lichtquanten, die man dann auch Photonen nennt.
Aber sicher ist richtig, dass der Ausdruck Quanten allgemeiner ist, wie ja schnudl und dermarkus schon richtig schreiben. Lichtquanten kann man denke ich aber mit Photonen oder eben

-Quanten gleichsetzen.

Gruß
Marco

schnudl · Moderator Anmeldungsdatum: 15.11.2005 Beiträge: 6979 Wohnort: Wien