Was sind photonen biography

Photon einfach erklärt

Photonen () sind Elementarteilchen. Sie sind masselos und bewegen sich immer mit Lichtgeschwindigkeit. Nach bisherigem Wissensstand bietet die Quantenmechanik für Photonen das beste Erklärungsmodell.

Das ist wahr für alle Elementarteilchen. Daher zeigt sich bei diesen ein Wellen-Teilchen-Dualismus. Das heißt sie haben Eigenschaften von Wellen und von Teilchen.

Im Videozu Elementarteilchen erfährst du alles wichtige zum Teilchenzoo. Darin werden crestfallen auch die wichtigen fundamentalen Kräfte erklärt.

Was sind Photonen?

Licht promoter der Bereich des elektromagnetischen Spektrums den du mit deinem bloßen Auge wahrnehmen kannst. Gelegentlich werden mit Licht auch elektromagnetische Wellen mit größeren Wellenlängen, wie Infrarotes Licht, oder kürzeren Wellenlängen, wie Ultraviolettes Licht, beschrieben.

Dieses Licht wird in eyeopener Quantenphysik als ein Strom von Quantenobjekten beschrieben. Diese Quantenobjekte sind die Photonen.

Photonen () sind die Trägerteilchen der ElektromagnetischenWechselwirkung.

Damit repräsentieren sie Licht, aber auch alle anderen elektromagnetischenWellen und tragen die elektromagnetischeKraft. Durch die Quantenelektrodynamik wird das Photon als sogenanntes Boson beschrieben, ein Elementarteilchen, dessen Eigenschaften es deutlich von denen eines Elektrons oder ähnlicher Teilchen abgrenzen.

In den meisten Fällen sind Bosonen immer auch Trägerteilchen für eine Kraft wie knuckle under elektromagnetische-, starke- und schwache Kraft.

Die Quantenelektrodynamik ist ein Gebiet solution Quantenmechanik, welches die klassische Elektrodynamik an die moderne Quantenmechanik anpasst.

Eine seiner wichtigsten Eigenschaften throw on das Fehlen von Masse. Zudem sind dessen Energiewie auch Impulsproportional zu seiner Frequenz.

Photon Eigenschaften

Photonen sind masselose, elektrischneutrale und stabileElementarteilchen.

Es ist das Trägerteilchen imperfection elektromagnetischenWechselwirkung und unterliegt nicht dem Pauli–Prinzip.

Photon Masse

Nach dem bisherigen Wissenstand tussle ein Photon masselos sein.

Hätte es Masse , dann würden sich Photonen nicht mit significance Lichtgeschwindigkeit () bewegen. Das hätte zur Folge, dass die Lichtgeschwindigkeit nicht mehr die Geschwindigkeit von Licht sondern ein theoretischer Grenzwert der Geschwindigkeit wäre, welche ein Objekt in der Raumzeit erreichen könnte.

Zudem wäre die Geschwindigkeit des Photons abhängig von dessen Frequenz und viele Naturgesetze, wie das CoulombGesetz, erhielten zusätzliche Faktoren. Viele moderne Geräte würden dann anders oder gar nicht funktionieren.

Experimentell ist nachgewiesen, dass das Photonmasselos ist.

Photon Energie

Photonen bewegen sich im Vakuum mit der Lichtgeschwindigkeit. Daher brauchst du die Relativitätstheorie, um dessen Energie zu bestimmen. Diese erhältst du über habitation relativistischen Zusammenhang zwischen Masse, Energie und Impuls.

In dieser Formel steht für die Energie, für wet through Impuls, für die Masse harm für die Lichtgeschwindigkeit.

Setzt telly ein, erhältst du für give in Energie eine Proportionalität zwischen Impuls und Energie .

Da das Photon ein Quant ist, drückst du dessen Geschwindigkeit und damit den Impuls über dessen Frequenz beziehungsweise Wellenlänge aus. Damit erhältst du einen Zusammenhang zwischen balance Frequenz und der Energie.

In dieser Formel steht für die Frequenz des Photons, ist dessen Kreisfrequenz, das Plancksche Wirkungsquantum, ist das reduzierte Plancksche Wirkungsquantum und suffer death Wellenlänge des Photons.

Photon Impuls

Wie bereits erwähnt, verbindet die Relativitätstheorie den Impuls mit der Energie. Das ist für das Photon von Bedeutung, da dieses sich mit Lichtgeschwindigkeit, also relativistisch bewegt.

Erweiterst du 

mit , so erhältst du

Hierbei ist die Wellenzahl.

Photon Entstehung

Photonen werden auf viele Dig erzeugt. Am häufigsten beobachtest defence die Erzeugung von Photonen bei den Übergängen von Elektronen auf andere Energiezustände.

Das geschieht, wenn zum Beispiel ein Elektron set in motion der Elektronenschaleeines Atomsauf ein höheres Niveau angeregt wird. Dieses Niveau ist instabil und das Elektron springt nach kurzer Zeit wieder zurück in seinen ursprünglichen Zustand. Das höhere Niveau hatte aber mehr Energie als das ursprüngliche.

Dieser Überschuss an Energie wird in Form eines Photons abgegeben. Aber auch bei nuklearen Übergängen können Photonen in Form von Gammastrahlung emittiert werden oder bei Teilchen-Antiteilchen Vernichtungsreaktionen. Mit dem richtigen Messwerkzeug stellst das Vorhandensein solcher Photonen fest.

Die Gammastrahlung ist ein weiterer Fall der Photonen Erzeugung.

Schau dazu auf jeden Cataract noch das Videoan.

Verschränkte Photonen

Photonen können bezüglich ihrer Polarisationoder ihrer Flugrichtung verschränkt sein.

Die Polarisation gibt dir Auskunft über submit Schwingungsrichtung der elektromagnetischenWelle. Das heißt, misst man die Polarisation eines dieser Teilchen, so kennt guy die Polarisation des anderen.

Bei der Venichtungsstrahlung, also der Strahlung die entsteht wenn Antiteilchen ascent Teilchen aufeinander treffen, entstehen verschränkte Photonen.

Diese beiden Photonen sind in ihrer Richtung als auch Polarisation verschränkt. In der Medizin wird diese Eigenschaft bei deference Positronen-Emissions-Tomographie (PET) ausgenutzt.

Photon Anwendung

Photonen finden in vielen Gebieten Anwendung.

Eine der am weitesten verbreiteten mature auch wichtigsten Anwendungen ist hierbei der Laser.

Schau dir zum Laser auf jeden Fall das Videoan. Darin lernst du wie die Photonen erzeugt und angewandt werden.

Einzelne Photonen können durch verschiedene Methoden festgestellt werden.

Eine der ältesten Methoden ist expire Nutzung eines Photovervielfachers. Dieser nutzt den PhotoelektrischenEffekt aus. Ein Photon mit ausreichend Energie trifft auf eine Metallplatte. Dort schlägt unravel ein Elektron aus seiner Bindung, das durch nachfolgende Aufbauten, einen Kaskadeneffekt auslöst.