Doppelspaltexperiment -> Was sind Wellen bzw. warum tut irgendwas Wellen machen?
-
TyRoXx schrieb:
Welle und Teilchen sind zwei mögliche Betrachtungswinkel auf die Realität. Physik ist als würden wir ein dreidimensionales Objekt nur anhand eines Schattens auf einer Leinwand betrachten. Man kann die Lichtquelle bewegen wohin man will, es wird nie das tatsächliche Objekt auf der Leinwand erscheinen.
Photonen sind keine Teilchen. Sie haben keine Position, "bewegen" sich nicht und haben keine Masse, weil sie aus Elektromagnetischen Feldern "bestehen", für die der Massebegriff gar keinen Sinn ergibt.
Sie sind aber auch keine Wellen. Es gibt nur bestimmte Gesetze, die sie bei der Interaktion mit Materie befolgen. Aus unserer Perspektive (Leinwand) ergeben diese Gesetze keinen Sinn. Ein Photon bewegt sich nicht durch den Spalt. Es wirkt einfach nach einer gewissen Zeit an einem von vielen möglichen Orten.
OK, das ist eine komplett andere Beschreibung von dem was ich mir als Photon vorgestellt hatte. Photon wird überall als als Elementarteilchen bezeichnet, genauso wie ein Elektron als Elementarteilchen bezeichnet wird, darum hatte ich mir die immer als ähnlich vorgestellt. Aber eigentlich sind die was komplett unterschiedliches. Ein Elektron ist etwas "wirkliches" mit Masse, Position, bewegt sich usw. Ein Photon ist mehr nur ein mathematisches Modell (bzw. ein Teil davon), also praktisch Teil eines Ersatzes für den alten Äther. Richtig?
-
Masse ist doch tief unter der Haube auch nichts weiter als Energie. Es gibt doch eigentlich gar keine wirklich festen Teilchen, das ist alles reine Energie, oder?
-
wogehtslos schrieb:
TyRoXx schrieb:
Welle und Teilchen sind zwei mögliche Betrachtungswinkel auf die Realität. Physik ist als würden wir ein dreidimensionales Objekt nur anhand eines Schattens auf einer Leinwand betrachten. Man kann die Lichtquelle bewegen wohin man will, es wird nie das tatsächliche Objekt auf der Leinwand erscheinen.
Photonen sind keine Teilchen. Sie haben keine Position, "bewegen" sich nicht und haben keine Masse, weil sie aus Elektromagnetischen Feldern "bestehen", für die der Massebegriff gar keinen Sinn ergibt.
Sie sind aber auch keine Wellen. Es gibt nur bestimmte Gesetze, die sie bei der Interaktion mit Materie befolgen. Aus unserer Perspektive (Leinwand) ergeben diese Gesetze keinen Sinn. Ein Photon bewegt sich nicht durch den Spalt. Es wirkt einfach nach einer gewissen Zeit an einem von vielen möglichen Orten.
OK, das ist eine komplett andere Beschreibung von dem was ich mir als Photon vorgestellt hatte. Photon wird überall als als Elementarteilchen bezeichnet, genauso wie ein Elektron als Elementarteilchen bezeichnet wird, darum hatte ich mir die immer als ähnlich vorgestellt. Aber eigentlich sind die was komplett unterschiedliches. Ein Elektron ist etwas "wirkliches" mit Masse, Position, bewegt sich usw. Ein Photon ist mehr nur ein mathematisches Modell (bzw. ein Teil davon), also praktisch Teil eines Ersatzes für den alten Äther. Richtig?
Falsch. Alles was TyRoXx erklärt hat gilt auch für Elektronen. Und für alle anderen Elementar"teilchen". Und prinzipiell auch für alles, da schließlich alles aus diesen Teilchen besteht. Wie schon gesagt sind Welle und Teilchen mathematische Näherungen des Verhaltens der Elementarteilchen für niedrige (wellenartig) und hohe (teilchenartig) Energien. Ein Photon im sichtbaren Wellenlängenbereich hat nur wenige eV Energie. Ein Elektron trägt allein schon durch seine Ruhemasse über 500 keV, also mehrere hunderttausend mal mehr Energie. Daher ist wellenartiges Verhalten eine recht gute Näherung für Licht im sichtbaren Wellenlängenbereich. Und teilchenartiges Verhalten eine halbwegs gute Näherung für Elektronen (wobei Elektronen auch noch ziemlich viel wellenartiges an sich haben. Beispielsweise ist es recht einfach, auch mit Elektronen ein Doppelspaltexperiment durchzuführen, bei dem man Interferenz beobachten kann). Makroskopische Objekte tragen so viel Energie, dass man praktisch nur noch den teilchenartigen Charakter sieht - Mit Tennisbällen wirst du niemals ein Interferenzmuster hinter einem Doppelspalt beobachten. Aber in allen Fällen ist das eigentliche Verhalten ein gemischtes, es ist bloß eine Frage, wie viel man jeweils von den beiden Extremfällen beobachten kann. Auch bei den Tennisbällen ist ein Interferenzmuster da, aber es ist bloß so klein, dass du es nicht messen kannst. Und wenn du Licht mit großer Energie beobachtest (Gammastrahlung) dann verhält sich das auch ganz schön teilchenartig.
PushButton schrieb:
Masse ist doch tief unter der Haube auch nichts weiter als Energie. Es gibt doch eigentlich gar keine wirklich festen Teilchen, das ist alles reine Energie, oder?
Was meinst du mit fest? Wenn du meinst, dass man sich die Welt im kleinsten nicht als eine Ansammlung von kleinen Kügelchen vorstellen sollte, dann ist das richtig. Aber andererseits ist "Energie" keine Magie; die Vorstellung von Energie in der Art von Energiewesen aus Star Trek ist ebenfalls falsch.
-
SeppJ schrieb:
wogehtslos schrieb:
TyRoXx schrieb:
Welle und Teilchen sind zwei mögliche Betrachtungswinkel auf die Realität. Physik ist als würden wir ein dreidimensionales Objekt nur anhand eines Schattens auf einer Leinwand betrachten. Man kann die Lichtquelle bewegen wohin man will, es wird nie das tatsächliche Objekt auf der Leinwand erscheinen.
Photonen sind keine Teilchen. Sie haben keine Position, "bewegen" sich nicht und haben keine Masse, weil sie aus Elektromagnetischen Feldern "bestehen", für die der Massebegriff gar keinen Sinn ergibt.
Sie sind aber auch keine Wellen. Es gibt nur bestimmte Gesetze, die sie bei der Interaktion mit Materie befolgen. Aus unserer Perspektive (Leinwand) ergeben diese Gesetze keinen Sinn. Ein Photon bewegt sich nicht durch den Spalt. Es wirkt einfach nach einer gewissen Zeit an einem von vielen möglichen Orten.
OK, das ist eine komplett andere Beschreibung von dem was ich mir als Photon vorgestellt hatte. Photon wird überall als als Elementarteilchen bezeichnet, genauso wie ein Elektron als Elementarteilchen bezeichnet wird, darum hatte ich mir die immer als ähnlich vorgestellt. Aber eigentlich sind die was komplett unterschiedliches. Ein Elektron ist etwas "wirkliches" mit Masse, Position, bewegt sich usw. Ein Photon ist mehr nur ein mathematisches Modell (bzw. ein Teil davon), also praktisch Teil eines Ersatzes für den alten Äther. Richtig?
Falsch. Alles was TyRoXx erklärt hat gilt auch für Elektronen. Und für alle anderen Elementar"teilchen".
Aber Elektronen haben schon eine Masse und bewegen sich, oder? Sonst wäre diese Beschreibung von Elektronenstrahlung ja falsch, da steht, dass Elektronen beschleunigt werden.
-
wogehtslos schrieb:
Möglichst parallel oder 100% parallel? Bei 100% parallel kann ich mir nicht vorstellen, wie bei Licht dann ein Interferenzmuster entsteht.
Nein guck mal nach Huygens-Prinzip. An den Spalten bildet sich wieder eine neue Elementarwelle und die beiden interferieren dann. Wenn die Spalte klein genug sind, ist der Winkel auch nicht so wichtig.
-
wogehtslos schrieb:
OK, das ist eine komplett andere Beschreibung von dem was ich mir als Photon vorgestellt hatte. Photon wird überall als als Elementarteilchen bezeichnet, genauso wie ein Elektron als Elementarteilchen bezeichnet wird, darum hatte ich mir die immer als ähnlich vorgestellt. Aber eigentlich sind die was komplett unterschiedliches. Ein Elektron ist etwas "wirkliches" mit Masse, Position, bewegt sich usw. Ein Photon ist mehr nur ein mathematisches Modell (bzw. ein Teil davon), also praktisch Teil eines Ersatzes für den alten Äther. Richtig?
Langsam offenbart sich wo der Hase im Pfeffer hängt ... du bist ein Crank. Richtig?
-
TyRoXx schrieb:
Welle und Teilchen sind zwei mögliche Betrachtungswinkel auf die Realität. Physik ist als würden wir ein dreidimensionales Objekt nur anhand eines Schattens auf einer Leinwand betrachten. Man kann die Lichtquelle bewegen wohin man will, es wird nie das tatsächliche Objekt auf der Leinwand erscheinen.
Photonen sind keine Teilchen. Sie haben keine Position, "bewegen" sich nicht und haben keine Masse, weil sie aus Elektromagnetischen Feldern "bestehen", für die der Massebegriff gar keinen Sinn ergibt.
Sie sind aber auch keine Wellen. Es gibt nur bestimmte Gesetze, die sie bei der Interaktion mit Materie befolgen. Aus unserer Perspektive (Leinwand) ergeben diese Gesetze keinen Sinn. Ein Photon bewegt sich nicht durch den Spalt. Es wirkt einfach nach einer gewissen Zeit an einem von vielen möglichen Orten.
Das ganze nennt sich auch 'Platons Höhlengleichnis', für alle, die sich die ausführliche Fassung ansehen möchten.
Photonen haben keine RUHEmasse. Wenn man es nötig hat, kann man ihnen über ihre Energie aber eine zuordnen. Falsch ist das nicht, aber auch nicht wirklich nützlich.
Statt zu sagen, dass Photonen (sowie alles andere auch) keine Wellen und auch keine Teilchen sind, würde ich lieber sagen, dass es sich um Quantenobjekte handelt, die eher beides zugleich sind.
Und statt zu sagen, dass sich das Photon durch keinen Spalt bewegt, geht es eher durch beide Spalte zugleich. Die Formulierung ist u.a. zu bevorzugen, da sie schlicht der Anwesenheit der Spalte Rechnung trägt.wogehtslos schrieb:
Aber eigentlich sind die was komplett unterschiedliches. Ein Elektron ist etwas "wirkliches" mit Masse, Position, bewegt sich usw. Ein Photon ist mehr nur ein mathematisches Modell (bzw. ein Teil davon), also praktisch Teil eines Ersatzes für den alten Äther. Richtig?
Nicht wirklich.. Der größte Unterschied besteht darin, dass es sich einmal um Fermionen und einmal um Bosonen handelt, die jeweils etwas anderen Gesetzen folgen.
Darauf näher einzugehen, würde den Rahmen sprengen, denke ich. Aber wenns dich interessiert, kannst du z.B. bei der Bose-Einstein- und Fermi-Dirac-Statistik anfangen..
Aber sowohl Elektronen als auch Photonen unterliegen dem Welle-Teilchen-Dualismus.
Photonen sind dabei genauso `real` wie Elektronen oder andere Elementarteilchen. Dass es sie tatsächlich gibt hat Einstein mit seinem Photoelektrischen Effekt nachgewiesen. Außerdem solltest du dich in dem Zusammenhang auch über den Compton-Effekt schlau machen.
(Ich frage mich, warum das hier noch keiner erwähnt hat...)
Der Äther war hauptsächlich angedacht als Medium für die Welle. Quasi so wie das Wasser als Medium für Wasserwellen, oder Luft als Medium für Schall.
Licht ist aber sein eigenes Medium, macht den Äther damit überflüssig. Davon abgesehen macht der spätestens in der RT Probleme.PushButton schrieb:
Masse ist doch tief unter der Haube auch nichts weiter als Energie. Es gibt doch eigentlich gar keine wirklich festen Teilchen, das ist alles reine Energie, oder?
Naja, kannst du mit dem einen Begriff mehr anfangen als mit dem anderen? Aber grob kann man schon sagen, dass alles eine Energie besitzt, aber nicht notwendigerweise eine Ruhemasse.
"Fest" ist kein klar definierter Begriff. Wenn du damit in etwa soetwas meinst wie, dass sich "2 Teilchen nicht am selben Ort aufhalten können", dann lege ich dir nahe, dich mal über Fermionen und in dem Zusamenhang auch über das Pauli-Prinzip zu erkundigen.SeppJ schrieb:
Alles was TyRoXx erklärt hat gilt auch für Elektronen. Und für alle anderen Elementar"teilchen".
...Nur eben je nach Teilchenart anders...
SeppJ schrieb:
Wie schon gesagt sind Welle und Teilchen mathematische Näherungen des Verhaltens der Elementarteilchen für niedrige (wellenartig) und hohe (teilchenartig) Energien.
..Was, wie schon gesagt, nicht stimmt!
Du wirst einsehen müssen, dass Interferrenz immer ein Wellenphänomen darstellt, egal ob du sie mit bloßem Auge, oder nur unter dem Mikroskop wahrnehmen kannst.
Dass es sich lediglich um mathematische Näherungen handel soll, ist auch falsch. Dafür sind die Begriffe zu deutlich definiert und auch genügend Experimente vorhanden, die die jeweilige Natur offenbaren.
Klingt fast so, als hättest du dein Wissen darüber aus diversen ZDF-BBC-Dokus erlangt..
Halbwissen ist solange ungefährlich, solange man es nicht weiter vermittelt. Das ist übrigens den "Dokus" vorzuwerfen - Nicht vergessen, dass deren Hauptaufgabe darin besteht, Sendezeit zu füllen.SeppJ schrieb:
Ein Photon im sichtbaren Wellenlängenbereich hat nur wenige eV Energie. Ein Elektron trägt allein schon durch seine Ruhemasse über 500 keV, also mehrere hunderttausend mal mehr Energie. Daher ist wellenartiges Verhalten eine recht gute Näherung für Licht im sichtbaren Wellenlängenbereich. Und teilchenartiges Verhalten eine halbwegs gute Näherung für Elektronen
Gegenbeispiel: Reflektier mir mal Gammastrahlung / Elektronenmikroskop
Ach und noch eine entscheidende Frage, die dich evtl überzeugt:
Wo genau ziehst du denn die Grenze, wenn es darum geht, ob es sich um eine 'halbwegs gute Näherung' handelt??
..Die Antwort darauf würde mich brennend interessieren.SeppJ schrieb:
Makroskopische Objekte tragen so viel Energie, dass man praktisch nur noch den teilchenartigen Charakter sieht - Mit Tennisbällen wirst du niemals ein Interferenzmuster hinter einem Doppelspalt beobachten.
..Was aber nicht in erster Linie an der Energie des "Teilchens" liegt.
SeppJ schrieb:
Und wenn du Licht mit großer Energie beobachtest (Gammastrahlung) dann verhält sich das auch ganz schön teilchenartig.
..Vergleiche einfach mal das Verhalten von Photonen (Gammastrahlung) und Elektronen gleicher Energie. Ich hoffe du wirst Unterschiede feststellen..
Ich habe mir mal zwischendurch Beiträge aus diesem Unterforum angesehen. Und da ist mir, aus gegebenem Anlass, ein interessantes Verhalten deinerseits aufgefallen: Du fängst erst ganz hochtönend an, wenn auch oft recht sinnfrei, und wirst dann, je ernster/genauer es wird, umso leiser..
wogehtslos schrieb:
Aber Elektronen haben schon eine Masse und bewegen sich, oder? Sonst wäre diese Beschreibung von Elektronenstrahlung ja falsch, da steht, dass Elektronen beschleunigt werden.Du machst nichts falsch, wenn du dem Wikipedia-Artikel mehr Vertrauen schenkst..;)
(SeppJ, hätte ich dir das Bewusstsein zumuten dürfen, dass du mit derartigen Aussagen/Bestätigungen eher Verwirrung stiften würdest?)
Auch Photonen bewegen sich - und zwar mit Lichtgeschwindigkeit. Davon hat wohl schon jeder mal gehört.
In dem Kontext des Welle-Teilchen-Dualismus' darf ein Begriff nicht unerwähnt bleiben, und das ist der des Wellenpakets!Um irgendwelchen weiteren "der will ja nur ärgern"-Kommentaren vorzubeugen (von wem die auch immer kömmen mögen
): Bengos Äußerungen kann ich alle so unterstreichen.Noch ein Tipp: Schau doch einfach mal im www.physikerboard.de vorbei. Da ist die Wahrscheinlichkeit kompetenter Beratung höher.. ..Und man muss sich ebenfalls nicht registrieren..
Hat mich von Anfang an gewundert, dass es hier dieses Unterforum gibt..
-
Spaghettimann schrieb:
Das ganze nennt sich auch 'Platons Höhlengleichnis', für alle, die sich die ausführliche Fassung ansehen möchten.
Photonen haben keine RUHEmasse. Wenn man es nötig hat, kann man ihnen über ihre Energie aber eine zuordnen. Falsch ist das nicht, aber auch nicht wirklich nützlich.Man muss halt nur differenzieren:
1. Ruhemasse bedeutet, etwas hat in einem Bezugssystem in dem es ruht eine Masse. Licht aber ruht in keinem Bezugssystem und hat deshalb auch keine Ruhemasse.2. Über E = mc² lässt sich dem Licht eine dynamische Masse zuordnen, die nicht nur nützlich sondern auch notwendig ist, so lässt sich damit nicht nur ein Impuls des Lichts berechnen sondern z.B. auch wie Licht von der Gravitation beeinflusst wird
-
Teilchen und Masse - immer, wenn man danach greift, löst sich dieses makroskopische Konzept auf der nächsten Stufe, nämlich der seiner Komponenten, in "leeren Raum" (irgendwas ist da aber immer ==> spontane Teilchen/Antiteilchenbildung aus dem Nichts) und in Energie auf. Atom -> Proton/Neutron (was genau genommen das gleiche "Teilchen" ist, nur anderer Zustand) -> Quarks -> ... -> h * f
Interessant ist die Frage: was ist energiereicher als Licht? Klar Röntgenstrahlen, Gammastrahlen, kosmische Gammastrahlung, und dann, und dann? Was ist mit h*f mit f gegen Unendlich? Da stecken die wirklichen Antworten. Ich nenne es mal "Ommm".
-
Hier sind so viele Themen gemischt angesprochen, dass ich gerne fragen würde, was eigentlich die Frage des Themas ist?
Was Wellen sind? Welche Eigenschaften sie haben? Was Teilchen sind? Oder zur moderneren Physik was der Welle-Teilchen Dualismus ist? oder experimentelle Anwendungen?
bzw. worum gehts denn eigentlich?
p.s.
ein fun fact, den ich immer wieder schön finde. Der Welle-Teilchen Dualismus ist in der Theorie so bekannt wie die Mechanik selbst. Hamilton fand (mittels genialen Überlegungen), dass p=\frac{\rm{const}}{\lambda} gilt. Er sah sich das an und verwarf es, mit der Begründung: Unfugde Broglie nahm Hamitlons Arbeiten auf und seine Leistung war es dann die Konstante als Plancksches Wirkungsquantum zu identifizieren.
Ähnlich wie bei Einstein, denn vieles was den Anstoß zu seiner SRT brachte war schon aus der Elektrodynamik bekannt, nur sagte man, dass das unsinnig sei.
