Erfährt ein Photon eine Reibung in unserer Atmosphäre?
Hallo,
ich verstehe in der Schule mal wieder rein gar nichts in Physik und stelle mir ein paar Fragen.
Wenn Licht sich auf unserer Erde fortbewegt, dann behält es dabei ja seine Energie (h*f) bei. Wie kann es jedoch sein, dass diese Energie nicht verloren geht, z.B. durch Reibung mit irgendwelchen Luftmolekülen? Warum kann sich das Photon so lange durch die Atmosphäre bewegen, ohne dabei irgendwann abzubremsen?
Ich weiß, dass das damit zu tun hat, dass Photone (ich sehe Licht jetzt mal als ein Teilchen) keine Masse haben, aber dann stellt sich mir die nächste Frage:
Es gibt ja die Rotverschiebung, das heißt beim "Wechseln" von Gravitationsfeldern verliert das Photon an Energie (Beispiel: Wenn ein Photon unsere Erde verlassen würde, dann würde es ja zum Erdmittelpunkt gezogen werden und verliert somit an Energie, also an Frequenz, und ändert seine Farbe). Aber wie kann die Gravitation eine Auswirkung auf das Elektron haben, wenn das doch gar keine Masse hat?????
Ich würde mich echt sehr über Antworten freuen, danke schonmal im Voraus!
6 Antworten
Naja, nur weil die Energie von Licht über die schöne Gleichung E=h*f gequantelt ist, heißt das ja noch lange nicht, dass nicht auch Energie verloren geht. Wenn sich die Frequenz verringert, verringert sich auch die Energie und die Farbe ändert sich.
Und das kann natürlich auch durch Wechselwirkung mit Luftmolekülen auftreten, deren Elektronen Licht absorbieren und reflektieren. Alle Farbeindrücke, die du siehst, entstehen durch die Absorption von weißem Licht durch ein Material und die Reflektion der Komplementärfarbe des absorbierten Lichtes.
Wenn sich die Frequenz verringert, verringert sich auch die Energie und die Farbe ändert sich
Wie soll sich bei einem Photon die Frequenz verändern?
Nach meinem Verständnis bleibt Frequenz und Energie eines Photons konstant. Farbänderungen kann es nur durch Absorbtion des Photons und Entstehung von neuen anderen Photonen aus seiner Energie geben.
Ahhhh ok, danke, also das heißt, dass einzelne Photonen vielleicht mit den Luftmolekülen aufeinandertreffen, aber dass sich die meisten Photonen ohne Wechselwirkung weiterbewegen?
Warum kann sich das Elektron so lange durch die Atmosphäre bewegen, ohne dabei irgendwann abzubremsen?
Photonen sind keine Elektronen. Sie werden nicht "abgebremst". Wenn sie auf ein Atom treffen verwandelt sich ihre Energie in ein energetisch angeregtes Atom und das Photon ist vernichtet.
Ich weiß, dass das damit zu tun hat, dass Photone (ich sehe Licht jetzt mal als ein Teilchen) keine Masse haben, aber dann stellt sich mir die nächste Frage:
Ein Photon hat keine Ruhemasse. Ein bewegtes Photon trägt Energie und hat damit auch ein Masseäquivalent.
Aber wie kann die Gravitation eine Auswirkung auf das Elektron haben, wenn das doch gar keine Masse hat?????
Vergleiche die allgemeine Relativitätstheorie. Das Photon bewegt sich auf kürzestem Weg entlang des durch die Gravitation gekrümmten Raumes. Für den Beobachter äußert sich das in einer Ablenkung.
(Bewegte) Photonen tragen Energie wegen ihres Wellencharakters. Und ich habe nicht geschrieben sie haben eine "Masse" (dafür müßten sie Materie sein), sondern ein Masseäquivalent. Das hat nichts mit der LIchtgeschwindigkeit zu tun, die berühmte Formel der Relativitätstheorie hängt von der Ruhemasse des bewegten Körpers ab.
Zur zweiten Frage: Ja, so ist es.
Hallo mia244,
Reibung ist ein makroskopischer Effekt, der eintritt, wenn sich ein aus vielen "massiven" Teilchen bestehender Körper durch ein aus vielen "massiven" Teilchen bestehendes Medium bewegt. Dabei wird gerichtete kinetische Energie des Körpers als Ganzem in Schall und ungerichtete kinetische Energie der Teilchen (sowohl des Körpers als auch des Mediums) umgewandelt, d.h., die Temperatur steigt. Deshalb verglügen kleine Meteoriten in der Atmosphäre, während sie abgebremst werden.
Licht besteht aus elektromagnetischen Wellen, die wiederum aus einzelnen "Portionen" namens Photonen bestehen, die nicht miteinander verbunden sind. Es kann natürlich mit insbesondere elektrisch geladenen Teilchen interagieren, da sie selbst fliegende elektromagnetische Felder sind, und dabei kann es gebrochen und auch gestreut werden. Am blauen Taghimmel kann man sehen, dass kurzwelliges Licht stärker gestreut wird; im nahen UV- Licht ist das sogar noch krasser; selbst an klaren Tagen wirkt die Luft im UV- Licht diesig. Längere Wellen werden jedoch in Luft kaum gestreut, sie ist weitgehend transparent, da die geladenen Teilchen, aus denen die Moleküle der Luft bestehen, so eng aneinander gebunden sind, dass die Lichtwellen ihre Anwesenheit kaum "spüren".
z.B. durch Reibung mit irgendwelchen Luftmolekülen?
da Photonen keine makroskopischen Objekte sind, gibt es auch keine Reibung. Was es aber gibt sind
- Streuung (frequenzabhängige Rayleigh-Streuung, die den blauen Himmel macht, und frequenzunabhängige Mie-Streuung, die die weißen Wolken macht)
- Brechung - in Medien ist Licht langsamer als im Vakuum, darum erscheint die Sonne gerade noch über dem Horizont, wenn sie eigentlich schon untergegangen ist
- Absorption an Feststoffen (Staub, Rauch, Ruß)
Ein Photon ist ein Lichtquant, es unterliegt keiner Reibung. Es gibt für es nur alles oder nichts. Wenn es von einem Atom absorbiert wird, gibt es seine gesamte Energie ab und existiert nicht mehr. Ansonsten existiert es weiter und behält seine Energie und damit seine Frequenz.
Es bewegt sich immer mit Lichtgeschwindigkeit, die aber je nach Medium unterschiedlich sein kann. Die Verringerung der Geschwindigkeit zB in Wasser oder Glas ist aber kein Abbremsen. Wenn das Photon wieder vom Wasser in die Luft wechselt, hat es wieder die volle Lichtgeschwindigkeit der Luft.
Oh ja, beim Elektron habe ich mich verschrieben, ich hab es gerade ausgebessert. Ok, also wenn sich Photonen bewegen (mit Lichtgeschwindigeit) dann haben sie eine Masse, weil sie sich so schnell bewegen, also wegen der speziellen Relativitätstheorie? Und das mit der Atmosphäre: Also das Licht kann schon auf Luftmoleküle treffen, allerdings passiert das nicht jedem Photon, und deswegen sehen wir trotzdem noch genug Licht, stimmt das so? Vielen Dank schonmal für die Antwort