Energieerhaltung bei Licht. [Archiv]

Muzmuz

29.12.2006, 17:36

photonen haben zwar keine ruhemasse, aber ein massenäquivalent in bewegung (und sie sind ja immer in bewegung)
dieses massenäquivalent ist auch dafür verantwortlich, dass photonen einen messbaren impuls haben
d.h. photonen besitzen eine eigenschaft, die der masse ähnlich ist, aber nicht alle anforderungen an masse entspricht (z.b. trägheit)

dass licht im gravitationsfeld abgelenkt wird, beruht weniger darauf, dass es eine masse hätte, als dass der raum durch das feld gekrümmt wird
diesen raum durcheilt das photon auf "geradem" weg, der aber von außen betrachtet gekrümmt erscheint

hätten photonen eine tatsächliche masse, müssten sie aufgrund ihrer ablenkung und daraus folgenden trägheit eine kraft auf die ursache des gravitationsfeldes ausüben
das tun sie aber meines wissens nicht

die ursache der rotverschiebung durch gravitation sehe ich darin, dass der raum im gravitationsfeld "komprimierter" ist
verlässt ein lichtstrahl jenen komprimierten raum und erreicht den relativ dazu gedehnten raum, dehnt sich die wellenlänge mit --> rotverschiebung, analog der rotverschiebung durch die kosmische expansion

lg,
Muzmuz

Friedrich Karl Schmidt

29.12.2006, 19:06

photonen haben zwar keine ruhemasse, aber ein massenäquivalent in bewegung (und sie sind ja immer in bewegung)
dieses massenäquivalent ist auch dafür verantwortlich, dass photonen einen messbaren impuls haben
d.h. photonen besitzen eine eigenschaft, die der masse ähnlich ist, aber nicht alle anforderungen an masse entspricht (z.b. trägheit)Tut mir leid, aber ich bringe das nicht widerspruchsfrei zusammen.

die ursache der rotverschiebung durch gravitation sehe ich darin, dass der raum im gravitationsfeld "komprimierter" ist
verlässt ein lichtstrahl jenen komprimierten raum und erreicht den relativ dazu gedehnten raum, dehnt sich die wellenlänge mit --> rotverschiebung, analog der rotverschiebung durch die kosmische expansion
Soll das heißen, dass die Energie des Photons bei Rotverschiebung konstant bleibt ?
Gruß FKS

29.12.2006, 19:08

Das ist ein bisschen unanschaulich...
Aber auch ich bin nicht Einstein, wie ich immer wieder mal feststellen muss...

Gruß,
Franz

Muzmuz

30.12.2006, 01:05

Tut mir leid, aber ich bringe das nicht widerspruchsfrei zusammen.

wass kann man darauf antworten ?
dass es mir auch leid tut ?

Soll das heißen, dass die Energie des Photons bei Rotverschiebung konstant bleibt ?
Gruß FKS

nein

lg,
Muzmuz

30.12.2006, 11:46

Wäre das nicht eine plausible Erlärung:

Licht mit der Frequenz f entspricht der Energie E = h*f.

h ... Planck'sches Wirkungsquantum

Um nun einem Gravitationsfeld zu entkommen braucht es Energie. Diese Energie kann es nur von sich selbst nehmen, dh. die Frequenz muss abnehmen.

So wurde uns die gravititionelle Rotverschiebung im Physikuntericht erklärt.

Dabei wird natürlich vorausgesetzt, dass Licht eine potentielle Energie besitzen kann.

Friedrich Karl Schmidt

30.12.2006, 14:48

wass kann man darauf antworten ?
dass es mir auch leid tut ? Wenn ich zum Ausdruck bringe, dass ich etwas nicht widerspruchsfrei zusammenbringe, bedarf das keiner Antwort.
Zu dem , was ich als Widerspruch empfinde :photonen haben zwar keine ruhemasse, aber ein massenäquivalent in bewegung ...
...d.h. photonen besitzen eine eigenschaft, die der masse ähnlich ist, aber nicht alle anforderungen an masse entspricht (z.b. trägheit) Photonen haben demnach ein "Massenäquivalent" ( eine "der Masse ähnliche Eigenschaft"), die aber ( so verstehe ich das obige Zitat) nicht "träge" ist.

Hier jedoch geht es erst einmal darum, ob dieses "Massenäquivalent" ( wenn schon nicht eine Trägheit, so doch) eine "Schwere" in den Sinn hat, dass es von einem Gravitationszentrum angezogen wird.

Wenn es diese Eigenschaft hat, so ist das hier anstehende Problem der Gravitationsrotverschiebung bereits gelöst. Und zwar in dem Sinn, wie GH und auch ich es geschrieben haben.

Wenn aber Ihr besagtes "Massenäquivalent" außer der Trägkeit auch noch der Schwere entbehrt, so bleibt nach meinem Verständnis nicht mehr übrig, was Bezeichnungen wie "Massenäquivalent" oder "massenähnlich" rechtfertigen würde.

Außerdem hätte ich dann noch die Frage, ob nach Ihrem Verständnis
E = m c2 uneingeschränkt gilt ? Und wenn ja, ob das "m" in dieser Gleichung eine Masse mit allen Eigenschaften ist, oder wie das ggfs. anders zu verstehen ist.

Gruß FKS

Yttrium-39

30.12.2006, 16:24

Wir halten fest:

Licht verliert durch die Rotverschiebung nach E=h*f an Energie.

Licht hat ein 'Massenequivalent' m=E/c2.

Wir wissen nicht, ob dieses Massenequivalent dazu taugt, potentielle Energie der E=m*G*H (H groß, da H eine Höhe ist und nicht das Wirkungsquantum, G groß, da wir uns nicht auf die Erde mit g beziehen) zu stellen.

Scheinbar scheint der Erhaltungssatz der Energie verletzt zu sein, da das Licht immer mehr potentielle Energie gewinnen würde, bei großem H mehr, als es durch die Rotverschiebung verliert.

Um das Paradoxon anders auszudrücken:
Wir nehmen an, das Massenequivalent des Lichtes erlaubt potentielle Energie.
Wir nehmen ein Lichtquant, welches von irgendeinem Punkt kommend ein Schwerefeld einer Masse durchläuft.
Bezogen auf die Masse hat es nun potentielle Energie. Wo kommt diese her?
Entweder müsste es eine Rotverschiebung durchlaufen, dies ist aber nicht der Fall, es wird nur abgelenkt. Oder aber unsere ablenkende Masse müsste dadurch, dass Licht an ihr vorbei fliegt an Massenenrgie verlieren.

Wird die Sonne also dadurch leichter, dass Licht von Alpha Centauri ihren Weg kreuzt?
Schwer vorstellbar, dann würde nämlich längst kein Stern mehr brennen.

Das Massenequivalent des Lichtes stellt also KEINE potentielle Energie der Form E=m*G*H

Bringt uns der Lösung des Problems nicht näher. Der Erhaltungssatz ist immernoch nicht gerettet.

Wo ist die Energie hin, die das Licht durch seine Rotverschiebung verliert?

Friedrich Karl Schmidt

30.12.2006, 17:55

Scheinbar scheint der Erhaltungssatz der Energie verletzt zu sein, da das Licht immer mehr potentielle Energie gewinnen würde, bei großem H mehr, als es durch die Rotverschiebung verliert. Woher wissen Sie, dass " das Licht" bei der Enfernung vom Gravitationszentrum mehr an potenzieller Energie " gewinnt" , als es durch Rotverschiebung verliert ? Wäre doch auf den ersten Blick plausibel, dass sich "Gewinn und Verlust" gerade ausgleichen
Wo ist die Energie hin, die das Licht durch seine Rotverschiebung verliert? Allgemein, nicht speziell im Zusammenhang mit Gravitationsrotverschiebung habe ich dies wie folgt gehört/gelesen : Betrachten wir eine Probemasse m und ein Gravitationszentrum der Masse M mit Abstand r zwischen den beiden. Dann ist die Gesamtmasse dieses ( hier als abgeschlossen angenommenen ) Systems nicht etwa

( M + m )

sondern

( M + m ) + Epot/c2 = ( M + m ) - ( 1/c2) (GmM/r)

Lässt man nun die Körper sich der Gravitation entsprechend bewegen, so rasen m und (im Prinzip auch ) M beschleunigt aufeinander zu, wobei die Massen der Geschwindigkeitserhöhung entsprechend zunehmen ( sollten ?). Nimmt man M als hinreiched kleine Kugel an, so würde m fortwährend zunehmen und schließlich M erreichen. Nach m = M würden beide in gleichem Maße weiter zunehmen.

Die Energiebilanz bleibt in Ordung ( tatsächlich?) weil der Term

Epot = - (GmM/r)

immer negativer wird

Auf ein Photon übertragen, sollte dieses bei seiner Entfernung vom Gravitationszentrum immer "röter" werden, also Bewegungsenergie/Masse verlieren, während Epot entsprechend zunimmt.

Das Problem , das ich selbst mit dieser Darstellung habe, lasse ich einmal bewusst außen vor. Ich habe lediglich versucht, das wiederzugeben, was ich von anderen (angeblich bis vermeintlich) kompetenten Personen dazu gehört oder gelesen habe.

Auf ein Photon übertragen, sollte dieses bei seiner Entfernung vom Gravitationszentrum immer röter werden, also Bewegungsenergie/Masse verlieren, während Epot entsprechend zunimmt. Wobei zu beachten ist, dass Epot nicht eine Eigenscgaft von m sondern eine Eigenschaft des aus m und M bestehenden Systems ist.

Gruß FKS

Muzmuz

30.12.2006, 22:43

Wenn ich zum Ausdruck bringe, dass ich etwas nicht widerspruchsfrei zusammenbringe, bedarf das keiner Antwort.

falls es keiner antwort bedarf, und folglich auch nicht diskutiert werden kann/soll, entzieht sich mir der sinn des niederschreibens jenes statements

Zu dem , was ich als Widerspruch empfinde : Photonen haben demnach ein "Massenäquivalent" ( eine "der Masse ähnliche Eigenschaft"), die aber ( so verstehe ich das obige Zitat) nicht "träge" ist.

Hier jedoch geht es erst einmal darum, ob dieses "Massenäquivalent" ( wenn schon nicht eine Trägheit, so doch) eine "Schwere" in den Sinn hat, dass es von einem Gravitationszentrum angezogen wird.

trägheit fällt insofern flach, dass photonen unterschiedlicher energie doch die gleiche geschwindigkeit haben
d.h. auch minimalste energie genügt, um es auf lichtgeschwindigkeit zu bringen
daher fällt eine (messbare) endliche trägheit weg, selbst wenn das photon endlich viel energie bestitzt; selbst bei einigen GeV
nach meinem verstehen der allgemeinen RT muss das licht nicht von einer masse angezogen werden, um den gravitationslineseneffekt zu erklären
es genügt, wenn der raum im schwerefeld gekrümmt ist
in diesem raum fetzt das licht gerade herum und beschreibt innerhalb dieses gekrümmten raumes keine weitere krümmung
anders als bei schweren objekten, beispielsweise einem raumschiff im orbit
die flugbahn des raumschiffes entspricht nicht der krümmung des raumes, jenes objekt wird tatsächlich im schwerefeld angezogen

Wenn es diese Eigenschaft hat, so ist das hier anstehende Problem der Gravitationsrotverschiebung bereits gelöst. Und zwar in dem Sinn, wie GH und auch ich es geschrieben haben.

Wenn aber Ihr besagtes "Massenäquivalent" außer der Trägkeit auch noch der Schwere entbehrt, so bleibt nach meinem Verständnis nicht mehr übrig, was Bezeichnungen wie "Massenäquivalent" oder "massenähnlich" rechtfertigen würde.

nun, licht besitzt einen impuls
da in der klassischen physik impuls einer masse bedarf (m*v) und licht diese eigenschaft hat, hat es eben eine eigenschaft, die jene einer masse ähnlich ist
da aber andere essentielle eigenschaften einer masse (trägheit, schwere) fehlen, bleibts beim masseäquivalent

Außerdem hätte ich dann noch die Frage, ob nach Ihrem Verständnis
E = m c2 uneingeschränkt gilt ? Und wenn ja, ob das "m" in dieser Gleichung eine Masse mit allen Eigenschaften ist, oder wie das ggfs. anders zu verstehen ist.

ich denke nicht, dass es abseits von definitionen keine gleichung oder formel gibt, die uneingeschränkt gilt
jene gleichung gibt auskunft, wieviel masse einem bestimmten energiebtrag entspricht und macht sinn, wenn man die beiden ineinander umwandelt
d.h. aus einem ding mit einer bestimmten masse kann man bei vollständiger umwandlung einen gewissen energiebetrag erhalten
das heißt aber nicht, dass alles, was energie bestitzt, auch eine masse hat
so wie nicht alles, was energie hat, eine geschwindigkeit oder eine höhe hat
man kann zwar jedem energiebetrag eines gegenstandes eine geschwindigkeit oder eine höhe, eine temperatur oder gar eine frequenz zuordnen, aber das ist dann keine echte geschwindigkeit bzw höhe etc, sondern nur ein äquivalent
in der art "dieser energiebetrag entspräche ...., wenn ..."

lg,
Muzmuz

Muzmuz

30.12.2006, 22:53

zusatz:

falls licht eine potentielle energie besäße, dann stünde das nach meienm verständnis im widerspruch zur speziellen RT

ilcht in einer gewissen entfernung einer masse hätte demnach eine gewisse potentielle energie
licht fetzt aber mit lichtgeschwindigkeit herum
die information, dass in endlicher entfernung hinter dem photon eine masse sitzt, erreicht das photon nicht
es könnte also niemals "wissen", wieviel energie es durch die entfernung von jener masse verileren müsste und demnach auch nicht wissen, welche frequenzänderung es erfahren müsste

anders aber, wenn die frequenz durch die raumverzerrung vorgegeben ist (so wie bei der ablenkung des lichtes im schwerefeld --> gravitationslinseneffekt)
aus der sicht des photons selbst würde es seine frequenz und wellenlänge beibehalten
die information des schwerefeldes und der rotverschiebung steckt dann im raum, den das photon durchquert, und die spezielle RT wäre nicht verletzt

lg,
Muzmuz

Friedrich Karl Schmidt

01.01.2007, 14:30

nun, licht besitzt einen impuls
da in der klassischen physik impuls einer masse bedarf (m*v) und licht diese eigenschaft hat, hat es eben eine eigenschaft, die jene einer masse ähnlich ist
da aber andere essentielle eigenschaften einer masse (trägheit, schwere) fehlen, bleibts beim masseäquivalent Wenn es sich nicht um eine Masse sondern etwas "irgendwie anderes" handeln würde, dürfte man auch nicht einfach "m" dafür schreiben. Das tun aber alle mir bekannten Autoren. Einen von diesen, der EINSTEIN im Übrigen sicher nicht missverstanden hat, weil allein der Briefwechsel zwischen beiden für ein ganzes Buch ausgereicht hat, ist MAX BORN. Er schreibt in seinem Buch "Die Relativitätstheorie Einsteins" :

" Aus (..) kann man Masse und Impuls der Lichtquanten berechnen

m = \epsilon /c^2 = h \nu /c^2

p = \epsilon /c = h \nu /c = h/ \lambda

(...) Diese Lichtquanten oder Photonen...."

Ich bin nicht expertengläubig und schließe insofern nicht aus, dass Sie dennoch Recht haben könnten. Nur einfach etwas zu behaupten, weil es in eine Argumentationslinie passt, ist mir dann doch zu wenig.
ich denke nicht, dass es abseits von definitionen keine gleichung oder formel gibt, die uneingeschränkt giltDas ist wohl war, nur weiß man in diese Fällen um die Grenzen des Geltungsbereichs.

Im Fall von Masse und Energie spricht man in der Physik von " Masse - Energie - Äquivalenz" und meint damit die allgemeine Gleichwertigkeit der beiden Größen. Und zwar unabhängig davon , was gerade abläuft.jene gleichung gibt auskunft, wieviel masse einem bestimmten energiebtrag entspricht und macht sinn, wenn man die beiden ineinander umwandelt Der von Ihnen verwendete Begriff "Umwandlung" wird ausdrücklich wie strikt abgelehnt. Demnach ist es gerade nicht so wie bein "mechanischen Wärmeäquivalent" oder allgemein bei der "Umwandlung von einer Energieform in eine andere".(Obwohl auch hier das Wort Umwandlung zumindest problematisch ist.)
d.h. aus einem ding mit einer bestimmten masse kann man bei vollständiger umwandlung einen gewissen energiebetrag erhalten
das heißt aber nicht, dass alles, was energie bestitzt, auch eine masse hatDazu noch einmal MAX BORN :

" .. Wir erkennen so, dass vom Standpunkt der Relativitätstheorie das Gesetz der Erhaltung der Masse nichts anderes ist als das Gesetz der Erhaltung der Energie. Darum ist es gerechtfertigt zu behaupten, der Energieinhalt E eines Körpers sei gleich seiner Masse multipliziert mit c2: E = m c2"

Gruß FKS

FabianH

01.01.2007, 16:42

Hi,

@Muzmuz

ich denke nicht, dass es abseits von definitionen keine gleichung oder formel gibt, die uneingeschränkt gilt

Ehrlich gesagt, sind mir das zu viele Verneinungen in einem Satz, könntest du das bitte noch mal erklären? Danke!

MfG

Fabian

Muzmuz

02.01.2007, 01:25

Hi,

@Muzmuz

Ehrlich gesagt, sind mir das zu viele Verneinungen in einem Satz, könntest du das bitte noch mal erklären? Danke!

MfG

Fabian

@Fabian

ich weiss, ich hatte es zuerst richtig gschrieben, dann schlecht korrektur gelesen und da kam dabei heraus
was ich meinte, dürfte aber klar sein

lg,
Muzmuz

Muzmuz

02.01.2007, 01:40

" .. Wir erkennen so, dass vom Standpunkt der Relativitätstheorie das Gesetz der Erhaltung der Masse nichts anderes ist als das Gesetz der Erhaltung der Energie. Darum ist es gerechtfertigt zu behaupten, der Energieinhalt E eines Körpers sei gleich seiner Masse multipliziert mit c2: E = m c2"

wenn das gilt (und davon gehe ich aus), muss es noch nicht heißen, dass die masse eines körpers gleich der energie geteilt durch das quadrat der lichtgeschwindigkeit ist

diese berühmte gleichung weist die masse als eine art energieform aus, ich hörte schon des öfteren den ausdruck "kondensierte energie"

der schluss ist, dass masse energie darstellt, aber energie nicht unbedingt masse sein muss
selbiges mit spannung, geschwindigkeit, temperatur, etc....

lg,
Muzmuz

Meschik M.

02.01.2007, 10:42

Es werden doch jetzt gerade Sonden gebaut die ihren Antrieb nur durch den Druck der Photonen erreichen. D. h. über große Flächen wird das Licht eingefangen und erlangen dadurch eine langsame aber stetige Beschleunigung. Meine Frage ist: Müsste nicht jetzt das reflektierte Licht nicht auch etwas Energieärmer (nach rot verschoben) sein?

Muzmuz

02.01.2007, 12:46

hallo,

vom energetischen standpunkt und doppler-effektmäßig ja

allerdings weiss ich nicht, ob für solche segel reflektierendes oder absorbierendes material besser geeignet ist
es gibt ja in schulen oder als heimspielzeug so ein ding, in dem die blätter eines rotors auf der einen seite schwarz und auf der anderen silbrig sind
fällt von einer seite licht ein, beginnt sich das zeug zu drehen
ich meine in erinnerung zu haben, dass sich der rotor so dreht, dass sich die schwarzen seiten von der lichtquelle wegbewegen

wäre im widerspruch zur klassischen impulstheorie, aber die erinnerung kann ja falsch sein (wäre von heutigen standpunkt wahrscheinlicher); es ist schon sehr lange her

lg,
Muzmuz

Friedrich Karl Schmidt

02.01.2007, 12:50

wenn das gilt (und davon gehe ich aus), muss es noch nicht heißen, dass die masse eines körpers gleich der energie geteilt durch das quadrat der lichtgeschwindigkeit ist

diese berühmte gleichung weist die masse als eine art energieform aus, ich hörte schon des öfteren den ausdruck "kondensierte energie"

der schluss ist, dass masse energie darstellt, aber energie nicht unbedingt masse sein muss
Dass die Masse eine Art Energieform sein soll, entspricht wirklich nicht der als zutreffend geltenden Interpretation, nach der jeder Masse eine Energie und jeder Energie eine Masse gemäß E = m c2entspricht.

Auch M.BORN hat sich m.E. in diesem Sinne eindeutig ausgedrückt.

Ich erinnere mich auch noch gut an einen Thread von vor etwa einem Jahr. Dort wurde in einen Beitrag ( unter Berufung auf eine Publikation der MAX-PLANCK - Gesellschaft für Gravitation *) die von mir hier vertretene Interpretation vorgetragen, in Reaktion darauf, dass vorher in einem anderen Beitrag von "Umwandlung von Masse in Energie" gesprochen worden war.

M.E. ist die Akzeptanz der "umkehrbar eindeutigen" Äquivalenz nicht unwesentlich erschwert durch eine intuitive, gleichwohl nicht zutreffende Vorstellung von der räumlichen Verteilung einer Masse, die man sich fälschlich als geometrisch lokalisiert-körperhaft vorstellt, während man Energie ( richtigerweise ) nicht mit einer geometrisch anschaulichen Vorstellung verbindet.

*) Aus anderen Gründen hatte ich seinerzeit die zitierte MPG- Publikation nachgelesen und dort bestätigt gefunden, was unter Berufung auf die Publikation behauptet worden war.

Ich bin mir bewusst, dass Zitate dieser Art keine echten Argumente, sondern letzlich nur die Wiedergabe von Behauptungen anderer darstellen. Aber fundierter weiß ich es halt auch nicht zu begründen.

Im Übrigen : Ihr offensichtlicher Tippfehler hat mich nicht irritiert.

Gruß FKS

Muzmuz

02.01.2007, 13:09

angenommen, photonen hätten tatsächlich eine echte masse:

haben sie dann auch eine ruhemasse ?
falls nicht, wäre es noch kein todesstoßargument, da photonen sowieso immer in bewegung sind; man könnte also noch den ausweg nehmen, indem man photonen zwar keine ruhemasse, aber eine masse in bewegung zugesteht und behauptet, bei lichtgeschwindigkeit hätten photonen eine masse entsprechend ihrer energie, auch wenn sie keine ruhemasse hätten
das stünde dann auch nicht im widerspruch, dass aufgrund der benötigten energie keine masse auf lichtgeschwindigkeit beschleunigt werden könnte

nun aber der große haken:
das, was man allgemein als "lichtgeschwindigkeit" bezeichnet, ist die vakuumlichtgeschwindigkeit
in einem medium ist licht langsamer; nämlich nur c/brechungsindex
haben photonen eine masse, wenn sie mit unterlichtgeschwindigkeit herumbrausen ?
falls ja, was passiert beim lichtaustritt vom medium ins vakuum ?
wird dann plötzlich eine endliche masse auf lichtgeschwindigkeit beschleunigt ? und das sogar ganz energielos ?
wie lange dauert der beschleunigungsvorgang ?
eine echte masse zu beschleunigen braucht ja zeit

bei einer masseähnlichen eigenschaft, welche keine trägheit aufweist, kein problem
beim festhalten an einer echten masse sehe ich hier aber argumentationsnot

lg,
Muzmuz

Meschik M.

02.01.2007, 13:32

hallo,

vom energetischen standpunkt und doppler-effektmäßig ja
Was natürlich den Schluss zu läßt das alles Licht irgendwann mal reflektiert worden ist und sei es nur an einem kosmischen Staubkörnchen. Dann könnte man doch auch sagen das das Licht vom Anbeginn der Zeit immer nur reflektiert wurde und dadurch energieärmer wurde. Es gibt ja auch die Theorie dass das Licht mit der Zeit "ermüdet".
Weil wir gerade dabei sind. Wenn zwei Lichtwellen aufeinander treffen können sie sich ja gegenseitig verstärken oder auslöschen. Bestünde auch die Möglichkeit das Licht"teilchen" sich gegenseitig Reflektieren? Oder durchdringen sie sich einfach?

Muzmuz

02.01.2007, 13:38

hallo,

sie durchdringen sich und interferieren, so wie zwei wellen auf der wasseroberfläche

lg,
Muzmuz

Friedrich Karl Schmidt

02.01.2007, 15:21

nun aber der große haken:
das, was man allgemein als "lichtgeschwindigkeit" bezeichnet, ist die vakuumlichtgeschwindigkeit
in einem medium ist licht langsamer; nämlich nur c/brechungsindex
haben photonen eine masse, wenn sie mit unterlichtgeschwindigkeit herumbrausen ? Teilchen ohne Ruhemasse und damit auch Photonen bewegen sich immer mit c. Dass Licht sich in Medien langsamer ausbreitet, ist die Folge von Absorptions-Emissionsprozessen. Ist ein Photon von einem Elektron absorbiert, so existiert es nicht.
Im Wellenbild kann man sich das so vorstellen, dass die Welle nach Absorption des Photons auf der Stelle tritt, und erst nach Wiederemission weiterläuft.

Gruß FKS

Murmeltier

02.01.2007, 15:43

Überhaupt muss man bei Argumentationen, die den Brechungsindex verwenden, sehr vorsichtig sein. Es gibt Stoffe mit einem Brechungsindex kleiner 1, das Licht hat in ihnen eine höhere Geschwindigkeit als im Vakuum. Allerdings hat man bislang keine Stoffe gefunden, in denen Informationen mit mehr als c transportiert werden können (und wird wohl auch keine finden), sodass Einsteins Relativitätstheorie nicht verletzt ist.

Muzmuz

02.01.2007, 15:57

ja, diese theorie der absorption und darauf folgenden emission haben Sie schon einige male angeführt

da aber die verläufe der brechungsindizes eines mediums und folglich der lichtgeschwindigkeiten in abhängigkeit der wellenlänge so gut wie nie mit den absorptionsspektren des mediums übereinstimmen, hege ich zweifel an dieser theorie

abgesehen von der dadurch zu erwartenden streuung, von der ich noch nie etwas gehört/gelesen habe:
ein kurzer, scharfer lichtblitz (graph intensität gegen zeit rechteckig) müsste dann zeitlich gedehnt und graphenmäßig gauß- oder sogar poissonkurvig aussehen, da die energie der einzelnen photonen aus statistischen gründen unterschiedlich oft absorbiert/reemittiert werden müssten
auch davon habe ich nie etwas gelesen/gesehen/gehört

jenes szenario findet zwar in der sonne statt (das licht benötigt von sonnenkern bis zur oberfläche etliche jahre), aber dabei handelt es sich um ein an und für sich nicht-transparentes plasma und die lichtgeschwindigkeit in dem medium ist weit, weit entfernt von der vakuumlichtgeschwindigkeit und höchst diffus

lg,
Muzmuz

Muzmuz

02.01.2007, 15:58

Murmeltier

02.01.2007, 16:46

Plasmen.
Allerdings dreht es sich dabei genau genommen um die Phasengeschwindigkeit einer elektromagnetischen Welle, die im Plasma größer als c ist.

Edit: Möchte man "Überlichtgeschwindigleit" hautnah erleben, kann man ja sich ja auch den Tunneleffekt anschauen...:D

Friedrich Karl Schmidt

02.01.2007, 17:39

ja, diese theorie der absorption und darauf folgenden emission haben Sie schon einige male angeführt
Meine Vorstellung steht jedenfalls im Einklang mit allem , R.P. FEYNMAN schreibt in " QED - die seltsame Theorie des Lichts und der Materie". Danach gibt es für ein Photon nur die Möglichkeit der Absorption durch eine Elektron/Positron und die Emission durch eines dieser beiden Teilchen.
da aber die verläufe der brechungsindizes eines mediums und folglich der lichtgeschwindigkeiten in abhängigkeit der wellenlänge so gut wie nie mit den absorptionsspektren des mediums übereinstimmen, hege ich zweifel an dieser theorieRecht besehen stimmt die Frequenzabhängigkeit der Brechungsindizes sehr gut mit den Resonanzfrequenzen des Mediums überein. Je weiter entfernt die Frequenz des Photons von der nächstliegenden Resonanzfrequenz liegt, desto geringer ist die Absorptionswhrscheinlichkeit und desto größer ist die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Lichts dieser "Farbe" in dem betreffenden Medium.

Immerhin erklären sich so die "normale", wie die anomale Dispersion. Z.B. die auf den ersten Blick nicht unmittelbar einleuchtende Tatsache, dass im "Normalfall" sich blaues Licht langsamer in farblosen Medien ausbreitet als rotes Licht.

Gruß FKS

Friedrich Karl Schmidt

02.01.2007, 17:49

ja, diese theorie der absorption und darauf folgenden emission haben Sie schon einige male angeführt
Meine Vorstellung steht jedenfalls im Einklang mit allem , R.P. FEYNMAN schreibt in " QED - die seltsame Theorie des Lichts und der Materie". Danach gibt es für ein Photon nur die Möglichkeit der Absorption durch eine Elektron/Positron und die Emission durch eines dieser beiden Teilchen.
Die verschiedenen Formen von Streuung sid Sonderfälle dieser Prozesse.

da aber die verläufe der brechungsindizes eines mediums und folglich der lichtgeschwindigkeiten in abhängigkeit der wellenlänge so gut wie nie mit den absorptionsspektren des mediums übereinstimmen, hege ich zweifel an dieser theorieRecht besehen stimmt die Frequenzabhängigkeit der Brechungsindizes sehr gut mit den Resonanzfrequenzen des Mediums überein. Je weiter entfernt die Frequenz des Photons von der nächstliegenden Resonanzfrequenz liegt, desto geringer ist die Absorptionswhrscheinlichkeit und desto größer ist die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Lichts dieser "Farbe" in dem betreffenden Medium.

Immerhin erklären sich so die "normale", wie die anomale Dispersion. Z.B. die auf den ersten Blick nicht unmittelbar einleuchtende Tatsache, dass im "Normalfall" sich blaues Licht langsamer in farblosen Medien ausbreitet als rotes Licht.

Im Übrigen ist Folgendes sicher : Ein Photon kann sich ( als Teilchen ohne Ruhemasse )nur mit c bewegen, so wie sich ein Teilchen mit Ruhemasse nur mit v < c bewegen kann.
Alles andere wäre nicht vereinbar EINSTEINS Formel zur Geschwindigkeitsabhängigkeit der Masse.
Gruß FKS

Muzmuz

02.01.2007, 18:32

wie lange dauert so ein feynman'scher absorptions/emissions-prozess ?

lg,
Muzmuz

Friedrich Karl Schmidt

03.01.2007, 13:52

wie lange dauert so ein feynman'scher absorptions/emissions-prozess ?
Dazu kann ich nichts sagen. Meine Kenntnisse zur Theorie der Quantenelektrodynamik beschränken sich auf das von mir zitierte Buch. Dieses Buch ist eine populärwissenschaftliche Darstellung der Quantenelektodynamik, von der FEYNMAN allerdings sagt, dass man von allem, was in dem Buch steht, "nichts zurückzunehmen braucht", wenn man die Theorie "später einmal" einschließlich der dazu gehörigen Mathematik lernen will. Und FEYNMAN sollte wissen, was er da schreibt.
Das Buch ist übrigens als Taschenbuch erhältlich. Ich bin sicher, dass es ihr Interesse finden würde.
Gruß FKS

Muzmuz

03.01.2007, 15:16

ich fragte deswegen, weil so eine prozesskaskade so schnell sein müsste, sodass keine merkliche diffusion auftritt

man bedenke nur glasfaserkabel, die tausende kilometer lang sind; das licht also schone tliche millisekunden braucht um sie zu durchlaufen, ohne dass der kohärenzverlust allzu hoch ausfällt
bei einem brechungsindex von glas von etwa 1.5 würde das licht etwa 1/3 der laufzeit nicht als licht, sondern als energie, gespeichert in den elektronen, vorliegen
während dieser zeit muss aber die information der richtung gewahrt bleiben
andererseits erscheint mir dann der zur verfügung stehende zeitraum zu kurz für elektronen, um überhaupt etwas tun zu können
sprich um die energie aufzunehmen, speichern und wieder abzugeben

natürlich nicht unmöglich; ich bin hier zu sehr laie, um etwas definitiv ausschließen zu können, aber es erscheint mir doch sehr "eng" zu sein

lg,
Muzmuz

Yttrium-39

23.01.2007, 20:44

Wir sind ja richtig vom Thema abgekommen!

Eine Antwort auf meine Frage habe ich nicht gefunden, vielleicht habe ich sie ja überlesen und einer der hier anwesenden könnte den Thread nochmal für mich zusammenfassen? Mit den Informationen, die sich auf die eigentliche Frage beziehen :)

Aber die Frage nach den Brechungsindices ist auch hochspannend! Leider war die einzige Antwort meinen Physiklehrer:"Ich bin kein Feststoffphysiker" (Gott sei Dank nicht 'Feststofffysiker'! :D )

Wenn das Licht eine Kaskade von Absorptions/Emissions-Prozessen durchläuft müsste es doch auch mit zunehmender Materiallänge langsamer werden oder?
Entsprechend könnte man doch ein paar Quanten auf eine TIR-Kreisbahn schicken und in paar Jahrhunderten neben ihnen herlaufen :confused:

Datt is man komisch!

Friedrich Karl Schmidt

24.01.2007, 00:01

Aber die Frage nach den Brechungsindices ist auch hochspannend! Leider war die einzige Antwort meinen Physiklehrer:"Ich bin kein Feststoffphysiker" (Gott sei Dank nicht 'Feststofffysiker'! :D )Ich denke, dass ich den Sachverhalt ausführlich genug und auch überzeugend dargelegt habe. Die Spannung sollte also weg und die Luft heraus sein

Wenn das Licht eine Kaskade von Absorptions/Emissions-Prozessen durchläuft müsste es doch auch mit zunehmender Materiallänge langsamer werden oder? Das Licht ( und jedes Photon) bewegt sich nur und auschließlich mit v = c. Dass es in einen Medium lansamer "vorwärtskommt" liegt daran , dass es im Absorptionsfall kurzzeitig nicht existiert und erst wieder emittiert werden muss, um dann wieder mit v = c weiterzulaufen.

Wenn der Physiklehrer das nicht versteht, so ist dies alles andere als "komisch". Aber das "nicht Wissen" ist weniger schlimm als das Gemisch aus Dreistigkeit und Ignoranz, das in dem Spruch zum Ausdruck kommt : Ich bin kein Feststoffphysiker. Wenn ein Lehrer ein Verständnisproblem hat, so hat er sich gefälligst kundig zu machen, anstatt in seinem Missverstand zu verharrend dumme Rechtferigungsversuche von sich zu geben.

Gruß FKS