Masse von Photonen?
Aurelio Lucchesi
Ich habe mich ein wenig mit elektromagnetischer Strahlung auseinander
gesetzt... aber irgendwie stosse ich immer wieder auf Wiedersprüche und
komme nicht auf eine geeignete Vorstellung dieser so wichtigen
Naturerscheinung!
Unter anderem bin ich auf folgendes Problem gestossen:
Fakt: Elektrom. Str. kann man sowohl als Teilchen wie auch als Welle
betrachen (Dualismus); sie breitet sich mit Lichtgeschwindigkeit aus! Man
kann experimentell die Masse eines Photons bestimmen!
Frage: Wenn ein Teilchen sich mit Lichtgeschwindikeit bewegt, egal wie gross
die Masse ist, steigt durch die Geschwindigkeit die Masse ins Unendliche!
Folgerung: Die "Teilchen der elektrom. Str." werden als masselos
betrachtet. - Das passt doch irgendwie nicht zusammen?!? - Man kann doch die
Masse bestimmen?
Ich habe mich erst ganz rudimentär mit den Grundlagen beschäftigt, ich bitte
also um Verständnis ;-).
mfG Aurelio L.
Hendrik van Hees
> Ich habe mich erst ganz rudimentär mit den Grundlagen beschäftigt,
> ich bitte also um Verständnis ;-).
> mfG Aurelio L.
Kleiner Tip: Erst die _klassische_ Physik verstehen! Dann geht's mit
der QED viel einfacher ;-).
Zu Deinen Fragen. Photonen sind masselos. Unter Masse verstehen wir
heutzutage der Klarheit halber nur invariante Massen, die "bewegte"
Masse, die in manchen alten Physikbüchern auftaucht, verwirrt nur,
denn sie ist bis auf einen Faktor c^2 nichts als die Energie des
(freien) Teilchens.
Ein Photon hat die Energie E=\hbar \omega, wo \omega die
Kreisfrequenz der entsprechenden Impulseigenmode ist. Es gilt
omega^2=c^2\vec{k}^2 (Dispersionsrelation für elektromagnetische
Wellen im Vakuum), wobei c die Lichtgeschwindigkeit ist.
--
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Harry Schmidt
> Unter anderem bin ich auf folgendes Problem gestossen:
> Fakt: Elektrom. Str. kann man sowohl als Teilchen wie auch als Welle
> betrachen (Dualismus)
Du solltest Dich vermutlich zunächst einmal nur mit klassischer
Elektrodynamik befassen. Da wird der elektrische Strom von klassischen
massiven Teilchen oder von einem klassischen Kontinuum transportiert und
das elektromagnetische Feld ist ein klassisches, es gibt also keine
Photonen.
Damit kann man schon ne ganze Menge Effekte erklären.
> Man kann experimentell die Masse eines Photons bestimmen!
Photonen sind (nach bisherigen Erkenntnissen) masselos. Photonen sind in
der QED allerdings auch nicht die Teilchen, die den Strom transportieren
(sie tragen keine Ladung), sondern sie sind die elementaren Anregungen
(die "Teilchen") des elektromagnetischen Strahlungsfeldes.
> Frage: Wenn ein Teilchen sich mit Lichtgeschwindikeit bewegt, egal wie gross
> die Masse ist, steigt durch die Geschwindigkeit die Masse ins Unendliche!
Vergiß lieber die veraltete Vorstellung einer "bewegten Masse". Masse
ist per def. ein Lorentz-Skalar (ist also unabhängig von der
Geschwindigekeit). Die _Energie_ der Teilchen geht gegen unendlich (wozu
braucht man zwei Begriffe dasselbe?).
> Die "Teilchen der elektrom. Str." werden als masselos
> betrachtet.
Der elektrische Strom wird von massiven Teilchen getragen (in
Festkörpern im wesentlichen Elektronen und Löchern, in Flüssigkeiten
meist Ionen).
Gruß, Harry
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"You may say I'm a dreamer."
Harry Schmidt
har...@studserv.uni-stuttgart.de
Norbert Dragon
> Wenn ein Teilchen sich mit Lichtgeschwindikeit bewegt, egal wie gross
> die Masse ist, steigt durch die Geschwindigkeit die Masse ins
> Unendliche! Folgerung: Die "Teilchen der elektromagnetischen
> Strahlung" werden als masselos betrachtet.
Massive Teilchen bewegen sich langsamer als Licht im Vakuum,
masselose Teilchen bewegen sich mit Lichtgeschwindigkeit.
Das passt zusammen.
http://www.itp.uni-hannover.de/~dragon/relativ.ps.gz
Kapitel 3.5
--
Norbert Dragon
dra...@itp.uni-hannover.de
http://www.itp.uni-hannover.de/~dragon
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