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Michisuperfreak
Anmeldungsdatum: 19.12.2006
Beiträge: 36
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 Michisuperfreak Verfasst am: 16. Jan 2007 18:14 Titel: Verständnisfrage Photoeffekt |
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Hallo leute,
beim Photoeffekt hängt doch die Kinetische Energie der Elektronen die frei werden von der Frequenz des Lichtes ab... Wieso muss man das Licht dann als Teilchen ansehen? Und wie breiten sich diese Photonen eigentlich aus?
Außerdem ist die Energie eines Photons doch E=h*f oder?
f ist doch die Frequenz, was ist denn dann mit dieser Frequenz gemeint? Schwingungen können es ja nicht sein...
Ich muss gestehen ich verstehe das ganze nicht ganz  |
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Tyr.Anasazi
Anmeldungsdatum: 10.12.2006
Beiträge: 20
Wohnort: Garching Outback
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| Tyr.Anasazi Verfasst am: 16. Jan 2007 19:31 Titel: |
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Licht besitzt sowohl Teichen- als auch Wellennatur:
Zu der Sache mit der Frequenz.
Licht ist eine elektromagnetische Welle.
Beiweise:
1) Wellennatur: Die Wellennatur des Lichtes kann durch Biegung, Beugung und Brechung bewiesen werden z.B. Doppelspaltversuch
2) magnetischer Feldvektoranteil: Den Beweis für einen magnetischen Anteil des Lichtes liefert der Versuch von Faraday (Drehung der magn. Ebene)
3) Elektischer Feldvektoranteil: Den Beweis hierfür liefert der Kerr-Versuch.
Somit kann für die Frequenz gesagt werden, dass es sich hierbei um die Frequenz der schwingenden Teilchen handelt.
Die Sache mit der Teilchennatur des Lichtes, steht bei mir erst morgen auf dem Stundenplan, deswegen kann ich dazu noch nichts sagen.
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"Man kann einem Menschen nichts beibringen. Man kann ihm höchstens helfen, es in sich selbst zu entdecken" (Galileo Galilei) |
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dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
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| dermarkus Verfasst am: 16. Jan 2007 21:46 Titel: |
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Ein Photon ist nichts anderes als ein Stück Lichtwelle. Die Frequenz f in E=h*f ist die Frequenz dieser Lichtwelle.
Dass Licht "stückweise", also immer nur in bestimmten Portionen vorkommt, zeigt der Photoeffekt, denn dieser Effekt zeigt, dass die Energie, die das Licht mitbringt, immer nur in bestimmten Portionen daherkommt. Immer wenn eine solche "Lichtportion" von einem Atom geschluckt wird, kann ein Elektron aus dem Atom geschleudert werden, wenn die Energie in dieser Lichtportion dafür ausreicht. |
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Michisuperfreak
Anmeldungsdatum: 19.12.2006
Beiträge: 36
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| Michisuperfreak Verfasst am: 18. Jan 2007 10:06 Titel: |
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Aber wenn ein Photon ein Stück einer Welle ist, wieso spricht man dann von Teilchen? |
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as_string
Moderator
Anmeldungsdatum: 09.12.2005
Beiträge: 5786
Wohnort: Heidelberg
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| as_string Verfasst am: 18. Jan 2007 13:45 Titel: |
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Hallo!
| Michisuperfreak hat Folgendes geschrieben: | | Aber wenn ein Photon ein Stück einer Welle ist, wieso spricht man dann von Teilchen? |
Ich finde diese Vorstellung nicht so gut. Ich weiß, dass viele Lehrer das so in etwa ausdrücken, aber so wie ich das sehe, führt das zu mehr Mißverständnissen, als es wirklich hilfreich ist.
Du darfst Dir das nicht als eine Art "zerhackte Welle" vorstellen. Ein einzelnes Photon kann z. B. eine "komplette Welle" sein und viele Photonen zusammen verstärken diese eine "komplette Welle" zu einer intensiveren Welle, wenn sie kohärent sind, wie bei einem Laser z. B..
Diese Photonen haben ganz andere Eigenschaften, als man sich das naiv unter "Teilchen" vorstellen würde. Das sind keine kleine Kügelchen die in einem bestimmten Abstand hintereinander her fliegen oder so. Diese Photonen/Quanten vereinen in sich sowohl Eigenschaften von dem, was man normalerweise unter Teilchen versteht, und Eigenschaften, die man normalerweise nur bei einer Welle beobachten kann. Z. B. sind typische Teilcheneigenschaften, dass jedes Photon eine bestimmte Energie hat, die z. B. beim Photoeffekt nur komplett als ganzes abgegeben werden kann. Das ist bei einer Welle ja nicht so. Dort kann die Energie kontinuierlich übertragen werden. Dass viele Photonen zusammen zu einer Welle werden, ist das, was dermarkus mit "stückweise" meint. Die Welle wird dann eben (erstmal von der Energie her) in einzelne Energieportionen aufgebrochen, wenn sie z .B. auf Materie trifft und nur diese Energiepakete können mit der Materie wechselwirken. Wenn zum Auslösen eines Elektrons beim Photoeffekt eine bestimmte Mindestenergie nötig ist, dann muss ein einziges Photon der gesamten Welle diese Energie haben, damit überhaupt etwas passieren kann. Deshalb sagt man dann "Stück der Welle", meint aber nicht: Eine "Schwingung" entspricht einem "Photon" oder so was in der Art...
Auf der anderen Seite zeigen Photonen aber auch Interferenz, wenn man sie an einem Gitter beugt z. B.. Das würden "normale" Teilchen nicht machen. Man kann ihnen eine Wellenlänge zuordnen usw.
Die Lösung ist eben der Ansatz mit einer Wellenfunktion, die aber nur etwas über Wahrscheinlichkeiten aussagt. Sobald ein Photon irgendwie mit irgendetwas wechselwirkt (bei einer Messung z. B.), ist plötzlich seine ganze Energie an einem bestimmten Ort konzentriert, was bei einer "richtigen" Welle ja nie so ist. Wie das alles genau funktioniert führt jetzt aber zu weit, denke ich.
Übrigens: Man stellt dann fest, dass nicht nur die masselosen Photonen solche merkwürdigen Eigenschaften haben, sondern alle Teilchen, wie z. B. Elektronen und auch schwerere z. B. ganze Moleküle aus 60 oder sogar 70 Kohlenstoff-Atomen. Bei allen diesen hat man schon Interferenz messen können. Man ist sich sicher, dass wirklich alle Körper solche Eigenschaften haben, die nur im Grenzfall großer Masse (der dann aber recht schnell erreicht ist...) diese Welleneigenschaften so gering werden (weil die deBroglie-Wellenlänge dann so klein wird wegen des hohen Impulses, der ja von der Masse abhängt), dass sie sich tatsächlich so verhalten, wie man sich Teilchen, also beispielsweise kleine Kügelchen, vielleicht vorstellen würde.
Gruß
Marco |
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Tyr.Anasazi
Anmeldungsdatum: 10.12.2006
Beiträge: 20
Wohnort: Garching Outback
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| Tyr.Anasazi Verfasst am: 18. Jan 2007 17:23 Titel: |
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| Zitat: | Übrigens: Man stellt dann fest, dass nicht nur die masselosen Photonen solche merkwürdigen Eigenschaften haben,
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Jetz hab ich mal ne Frage, meiner Meinung nach haben Photonen eine Masse,
denn ein Photon hat die Energie  , da laut Einstein gilt: folgt:
Das steht auch so in diversen Formelsammlungen.
Des weiteren hat ein Photon ja auch einen Impuls, somit muss es eine Masse haben.
Wenn allerdings mit dem Ausdruck masselos gemeint, ein Photon verfügt über keine Ruhemasse, ist alles in Ordung.
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"Man kann einem Menschen nichts beibringen. Man kann ihm höchstens helfen, es in sich selbst zu entdecken" (Galileo Galilei) |
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as_string
Moderator
Anmeldungsdatum: 09.12.2005
Beiträge: 5786
Wohnort: Heidelberg
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| as_string Verfasst am: 18. Jan 2007 18:17 Titel: |
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Hallo!
Heutzutage meint man mit Masse korrekter Weise immer die Ruhemasse. Wenn man die "relativistische Masse" meint, sollte man besser "Energie" sagen, wobei die noch um den Faktor c² größer ist, außer man rechnet in natürlichen Einheiten, dann ist es so wie so gleich.
Aber in Formelsammlungen/Schule und auch bei vielen Experimentalphysikern ist es noch üblich von relativistischer Masse zu sprechen, so dass es besser ist, immer dazu zu sagen, was man jetzt genau meint. Die theoretischen Physiker mögen das aber mit der "relativistischen Masse" gar nicht mehr so sehr...
Mit "masseloses Teilchen" meint man also ein Teilchen ohne Ruhemasse. Das mit dem Impuls kannst Du so direkt übrigens nicht sagen. Der relativistische Impuls ist ja:
^2 = E^2 - m^2c^4)
Es braucht also nicht unbedingt eine Masse, um ein Impuls zu haben. Das mit p=mv funktioniert da ja bei Photonen so wie so nicht mehr so richtig.
Gruß
Marco |
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Michisuperfreak
Anmeldungsdatum: 19.12.2006
Beiträge: 36
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| Michisuperfreak Verfasst am: 18. Jan 2007 19:20 Titel: |
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| as_string hat Folgendes geschrieben: |
Die Lösung ist eben der Ansatz mit einer Wellenfunktion, die aber nur etwas über Wahrscheinlichkeiten aussagt. Sobald ein Photon irgendwie mit irgendetwas wechselwirkt (bei einer Messung z. B.), ist plötzlich seine ganze Energie an einem bestimmten Ort konzentriert, was bei einer "richtigen" Welle ja nie so ist. Wie das alles genau funktioniert führt jetzt aber zu weit, denke ich.
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Hallo Marco 
danke für deinen Post. Interessieren würde mich das ganze schon.
Ich hoffe ich nerve nicht. |
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oinki
Anmeldungsdatum: 24.08.2006
Beiträge: 14
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| oinki Verfasst am: 22. Jan 2007 23:05 Titel: |
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Einen wunderschönen guten Abend. Ich beschäftige mich zurzeit ebenfalls mit der Quantenphysik und für mich ist sie auch sehr irreführend. Ich hätte eine Frage @ as_string zu deinem Beitrag (bzw. die Frage kann auch ein anderer beantworten, wäre sehr hocherfreut): Du hast geschrieben, dass Energie bei der Welle kontinuierlich übertragen werden kann. Wie kann ich das verstehen? Das mit "kontinuierlich" ist mir noch nicht einleuchtend.
mfg oinki |
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