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Was sagt E=h*f über die Quantelung von Photonenenergie aus?
 
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pongo2903
Gast





Beitrag pongo2903 Verfasst am: 22. März 2017 17:15    Titel: Was sagt E=h*f über die Quantelung von Photonenenergie aus? Antworten mit Zitat

Meine Frage:
Hallo,
in einem Versuch zum Planckschen Wirkungsquantum h ging es darum, die Energie von LEDs in Abhängigkeit ihrer Farbe, also ihrer Frequenz darzustellen. Dies ergab einen proportionalen Zusammenhang mit dem Planckschen Wirkungsquantum als Steigung. Soweit gibt es auch keine Probleme. Das Ganze wurde unter dem Gesichtspunkt gemacht, zu zeigen, dass die Energie von Licht gequantelt ist. Aber inwiefern ist das dadurch bestätigt?

Meine Ideen:
Für die Energie eines Lichtquants gilt die Formel E=h*f. Aber f ist ja Element der reellen Zahlen, kann also beliebig fein justiert werden. Insofern ist E ja nicht portionsweise veränderbar sondern kontinuierlich, oder?
Oder ist nur gemeint, dass jedes Photon (bei monochromatischer Strahlung) eben dieselbe aus der Formel resultierende Energie hat und somit die Gesamtenergie eines Lichtstrahls gequantelt ist, mit der Energie eines Photons als kleinstmögliche Abstufung?
Kurz gefasst, ist lediglich die Gesamtenergie eines Photonenbündels gequantelt, mit der Energie eines Photons als kleinstmögliche Abstufung oder ist auch die Energie eines einzelnen Photons nur portionsweise veränderbar?
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 17902

Beitrag TomS Verfasst am: 22. März 2017 17:51    Titel: Antworten mit Zitat

Du hast das vollkommen richtig verstanden.

1) Jede Lichtwelle besteht elementar aus Photonen; bei monochromatischem Licht der Frequenz f trägt jedes Photon die Energie E = hf bei, d.h. bei n Photonen haben wir n*E = n*hf; die Energie des Lichts ist in diesem Sinne gequantelt in Portionen hf.

2) Für jedes einzelne Photon kann f jeden beliebigen reellen Wert > 0 annehmen; eine Quantelung der Energie bzw. der zugrundeliegenden Frequenz f liegt damit nicht vor, bzw. nicht im Sinne einer Eigenschaft der Photonen selbst, sondern lediglich der Photonenquelle (z.B. Spektrallinien in atomaren Übergängen)

Insofern ist die Energie des Lichtes gem. (1) gequantelt.
seppp



Anmeldungsdatum: 10.04.2014
Beiträge: 23

Beitrag seppp Verfasst am: 06. Sep 2018 15:30    Titel: Antworten mit Zitat

Sehr detaillierte Antwort smile, aber irgendwie kapier ich's dennoch nicht:
(1) Quantelung Ja: Die kleinste Lichtportion ist also rechnerisch E= h*1 also E = h, oder?
(2) Quantelung Nein: ... da f beliebig reeler Wert...
oder anderesherum - Frage:
Licht ist also nur gequantelt im Sinne von (1), wenn es um einzelne Photonen geht?
Licht ist nicht gequantelt, wenn es z.B. den Glühfaden einer Glühbirne geht? Da kann also E jeden beliebigen Wert annehmen und nicht nur ein Vielfaches von h? Also keine Energietreppe (Stufen...), wenn ich den Dimmer hochdrehe, sondern eine kontunierliche Zunahme von abgestrahlter Lichtenergie?
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 17902

Beitrag TomS Verfasst am: 06. Sep 2018 16:00    Titel: Antworten mit Zitat

Zunächst mal einige Präzisierungen:

Zitat:
Die kleinste Lichtportion ist also rechnerisch E= h*1

was soll "1" sein? hier steht eine Frequenz, keine Zahl

Zitat:
Quantelung Nein: ... da f beliebig reeller Wert...

ja, jede beliebige Frequenz

Zitat:
Licht ist nicht gequantelt, wenn es z.B. den Glühfaden einer Glühbirne geht? Da kann also E jeden beliebigen Wert annehmen

ja, weil f jeden beliebigen Wert annehmen kann

Zitat:
... und nicht nur ein Vielfaches von h?

E ist kein Vielfaches von h; E bezeichnet eine Energie, h das Wirkungsquantum, d.h. es liegen unterschiedliche Dimensionen vor


Nochmal - hoffentlich verständlicher

1) Jede Lichtwelle besteht elementar aus einzelnen Photonen; bei monochromatischem Licht einer einzigen Frequenz f trägt jedes Photon die Energie E = hf bei, d.h. bei n Photonen haben wir n*E = n*hf; die Energie des Lichts ist in diesem Sinne gequantelt in diskreten Portionen hf.

2) Für jedes einzelne Photon kann f jeden beliebigen reellen Wert > 0 annehmen; eine Quantelung der Energie bzw. der zugrundeliegenden Frequenz f liegt damit nicht vor, bzw. nicht im Sinne einer Eigenschaft der Photonen selbst, sondern lediglich der Photonenquelle (z.B. Spektrallinien in atomaren Übergängen)

Im Falle einer monochromatischen Lichtquelle liegt (1) vor; im Falle einer nicht-monochromatischen Lichtquelle wie einer Glühlampe liegt dagegen (2) vor.

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