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Impuls-Erhaltung bei Photonen-Emission
 
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MBastieK



Anmeldungsdatum: 06.10.2012
Beiträge: 182
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Beitrag MBastieK Verfasst am: 22. Nov 2021 12:19    Titel: Impuls-Erhaltung bei Photonen-Emission Antworten mit Zitat

Hi!

Irgendwie habe ich gerade ein grundlegendes Verständnis-Problem.

Ein angeregtes Atom emittiert ja ein Photon mit der Energie, die der Energie-Differenz von 2 Energie-Niveaus entspricht.
D.h. diese Energie(-Differenz) geht komplett in ein Photon über, welches ein Impuls besitzt.

Für die Impuls-Erhaltung zwischen Photon und Atom benötigt das Atom für einen ausgleichenden Impuls aber auch noch eine Energie.*

Frage:
Wie kann die Impuls-Erhaltung zwischen Photon und Atom aufrecht bleiben, wenn die komplette Energie der Energie-Differenz der 2 Energie-Niveaus in das Photon übergeht?

Vielen Dank.
Nette Grüsse

* Vormals fehlerhafterweise ein Fragezeichen anstatt ein Punkt.

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Zuletzt bearbeitet von MBastieK am 22. Nov 2021 14:12, insgesamt einmal bearbeitet
Nils Hoppenstedt



Anmeldungsdatum: 08.01.2020
Beiträge: 1546

Beitrag Nils Hoppenstedt Verfasst am: 22. Nov 2021 12:40    Titel: Antworten mit Zitat

Hallo,

Die Anregungsenergie geht nicht komplett in die Energie des Photons über, da aufgrund der Impulserhaltung das Atom einen Rückstoß erfährt.

Viele Grüße,
Nils

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Ihr da Ohm macht doch Watt ihr Volt!
DrStupid



Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 3760

Beitrag DrStupid Verfasst am: 22. Nov 2021 14:02    Titel: Re: Impuls-Erhaltung bei Photonen-Emission Antworten mit Zitat

MBastieK hat Folgendes geschrieben:
Für die Impuls-Erhaltung zwischen Photon und Atom benötigt das Atom für einen ausgleichenden Impuls aber auch noch eine Energie?


Ja, aber Du kannst ja mal ausrechnen, wie groß der Fehler ist, wenn man das vernachlässigt.
MBastieK



Anmeldungsdatum: 06.10.2012
Beiträge: 182
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Beitrag MBastieK Verfasst am: 22. Nov 2021 14:10    Titel: Re: Impuls-Erhaltung bei Photonen-Emission Antworten mit Zitat

Hi!

Nils Hoppenstedt hat Folgendes geschrieben:
Hallo,

Die Anregungsenergie geht nicht komplett in die Energie des Photons über, da aufgrund der Impulserhaltung das Atom einen Rückstoß erfährt.

Viele Grüße,
Nils

Ok. Danke erstmal für die Info.
Da muss ich nochmal drüber nachdenken.


DrStupid hat Folgendes geschrieben:
MBastieK hat Folgendes geschrieben:
Für die Impuls-Erhaltung zwischen Photon und Atom benötigt das Atom für einen ausgleichenden Impuls aber auch noch eine Energie?

Ja, aber Du kannst ja mal ausrechnen, wie groß der Fehler ist, wenn man das vernachlässigt.

Ups. Das sollte von mir dort kein Fragezeichen sein.

Nette Grüsse

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MBastieK



Anmeldungsdatum: 06.10.2012
Beiträge: 182
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Beitrag MBastieK Verfasst am: 22. Nov 2021 14:37    Titel: Antworten mit Zitat

Hi!

Ich glaube, ich habe einfach die falsche Vorstellung, dass sich die Energie 50:50 aufteilen muss, um die Impuls-Erhaltung zu bedienen.

Oder ich überschätze oder verschätze die Stärke des Impuls des Photons( im Vergleich zu seiner Energie).

Nette Grüsse

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TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 14636

Beitrag TomS Verfasst am: 22. Nov 2021 14:44    Titel: Antworten mit Zitat

Du musst einfach sorgfältig die Energie und Impulsbilanz aufschreiben.
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Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job (interpreting quantum theory) was done 50 years ago.
MBastieK



Anmeldungsdatum: 06.10.2012
Beiträge: 182
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Beitrag MBastieK Verfasst am: 22. Nov 2021 14:46    Titel: Antworten mit Zitat

TomS hat Folgendes geschrieben:
Du musst einfach sorgfältig die Energie und Impulsbilanz aufschreiben.

Ich schätze mal, dass mir das hier hilft.
https://www.physikerboard.de/topic,63671,-ruecksto%C3%9F-bei-photonenemission.html

Nette Grüsse

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TomS
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Beiträge: 14636

Beitrag TomS Verfasst am: 22. Nov 2021 15:00    Titel: Antworten mit Zitat

Das wäre wünschenswert Big Laugh
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Nils Hoppenstedt



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Beiträge: 1546

Beitrag Nils Hoppenstedt Verfasst am: 22. Nov 2021 15:03    Titel: Antworten mit Zitat

Du kannst das Verhältnis zwischen Photonenenergie und kinetischer Energie des Atom ja einfach ausrechnen.

Impulserhaltung:



wobei m die Masse des Atoms ist. Für das Verhältnis der Energien folgt dann



mit der Ruheenergie des Atoms E0 = mc². Das Verhältnis zwischen der kinetischen Energie und der Photonenenergie ist also genau halb so groß wie das Verhältnis zwischen Photonenenergie und Ruheenergie. Bei sichtbaren Licht liegt die Photonenenergie bei einigen eV; die Ruheenergie dagegen im Bereich von einigen 10 GeV. Die kinetische Rückstoßenergie ist also etwa 10 Größenordnungen kleiner als die Photonenenergie und damit vernachlässigbar.

Viele Grüße,
Nils

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schnudl
Moderator


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Beitrag schnudl Verfasst am: 22. Nov 2021 15:07    Titel: Antworten mit Zitat

Du musst Energie und Impulserhaltung gleichzeitig zufriedenstellen:

Energieerhaltung:



Impulserhaltung:



p ... Rückstoßimpuls des Atoms
m... Ruhemasse des Atoms
... Differenz der Energieniveaus

Daraus ergibt sich p und eindeutig.

Nils war schneller. Gut dass wir alle gleich ticken ... Big Laugh

Interessant wäre evtl. auch:

https://de.wikipedia.org/wiki/M%C3%B6%C3%9Fbauer-Effekt

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MBastieK



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Beiträge: 182
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Beitrag MBastieK Verfasst am: 22. Nov 2021 15:22    Titel: Antworten mit Zitat

@Nils Hoppenstedt
@schnudl
Super, danke.
Ich denke mal das bringt es gut auf den Punkt.

Nils Hoppenstedt hat Folgendes geschrieben:
Das Verhältnis zwischen der kinetischen Energie und der Photonenenergie ist also genau halb so groß wie das Verhältnis zwischen Photonenenergie und Ruheenergie. Bei sichtbaren Licht liegt die Photonenenergie bei einigen eV; die Ruheenergie dagegen im Bereich von einigen 10 GeV. Die kinetische Rückstoßenergie ist also etwa 10 Größenordnungen kleiner als die Photonenenergie und damit vernachlässigbar.

Dieses Beispiel hilft ganz gut, um meine Vorstellung anzupassen.
Danke.

Nette Grüsse

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