Hat ein Photon ein Volumen oder eine Ausdehnung?
Hallo !
Ich habe ein Buch von Isaac Asimov gelesen.
Darin wird gesagt ein Photon habe kein Volumen, aber leider nicht warum.
Ich habe ein bisschen gegoogelt und diese Webseite gefunden -->
http://www.scienceforums.net/topic/27337-does-a-photon-have-physical-volume-or-geometrical-size/
Leider verstehe ich die Ausführungen dort nicht.
Insbesondere habe ich gelesen dass sich Photonen manchmal wie Wellen und manchmal wie Teilchen verhalten (Welle-Teilchen-Dualismus), aber wenn Photonen manchmal Teilchen sind dann müssen sie doch ein Volumen haben oder nicht ?
Ich suche nach einer Erklärung die ich verstehe.
LG
6 Antworten
In der Quantenwelt kann es auch noch schlimmer sein.
Man sollte annehmen, dass Atomkerne aus Protonen und Neutronen bestehen, also Teilchen, die eine bestimmte Ausdehnung haben. Und dass Atomkerne deshalb auch eine bestimmte Ausdehnung haben.
Es stellt sich aber heraus, dass sich Atomkerne so verhalten, als hätten sie unterschiedliche Durchmesser, je nachdem, was man mit ihnen anstellt. (Siehe https://de.wikipedia.org/wiki/Wirkungsquerschnitt ) Man "erklärt" das damit, dass die "Austauschquanten" der verschiedenen Wechselwirkungen verschieden weit aus dem Atomkern "herauskommen", je nachdem, wie gut sie einen anderen Bindungspartner im Atomkern finden.
In der Quantenwelt kann man einem Teilchen also nicht so ohne weiteres einen "Durchmesser" zuweisen. Dieser hängt immer auch ab von der Art der Wechselwirkung. Das gilt auch für das Photon.
Man kann allerdings folgendes sagen:
Wir sagen einfach, der Durchmesser eines Photons ist gleich seiner Wellenlänge. Damit können wir dann die Beugung am Spalt ähnlich erklären, wie das "Tunneln" quantenmechanischer Teilchen durch Potentialbarrieren.
Eigentlich käme ein Photon durch einen Spalt, der schmaler ist als sein Durchmesser, nicht hindurch. Als quantenmechanisches Teilchen hat es aber trotzdem eine gewisse Wahrscheinlichkeit, durch das Hindernis zu "tunneln".
Und umgekehrt sollte es durch einen genügend breiten Spalt einfach so hindurchgehen, kann aber als quantenmechanisches Teilchen trotzdem abgelenkt werden, wie auch ein Teilchen, das eigentlich genug Energie hat, um über eine Potentialschwelle zu laufen, mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit reflektiert wird.
Siehe auch #34 und #35 auf Seite http://scienceblogs.de/hier-wohnen-drachen/2015/04/06/was-ist-ein-photon/#comment-23599 .
Ich danke dir für deine ausführliche Erklärung ! Gute Antwort !
Man muss immer zwischen der Beschreibung als Welle bzw. Teilchen unterscheiden. Und den Blickwinkel beachten.
In der Physik ist z.B. ein Elektron punktförmig, ohne innere Struktur oder Ausdehnung. In der Chemie interessiert eigentlich nur das Orbital, die Wellenfunktion der Elektronen. Das ist natürlich grob vereinfacht, aber als Mensch kann man schlecht beide Sichtweisen unter einen Hut bringen. Die Wellenfunktion (vielmehr deren Quadrat) als Wahrscheinlichkeit des Aufenthaltsorts eines punktförmigen Teilchens zu beschreiben, ist auch nur ein mehr oder weniger hilfloser Versuch, die Sichten zusammenzuführen/fügen.
Und wenn man die Photonen als Teilchen betrachtet, sind sie eben punktförmig. Jedenfalls habe ich noch nie was anderes gelesen, und die anderen Antworten interpretiere ich auch so.
weil photonen ja licht sind und licht keine masse und somit kein volumen hat
Photonen sind Teilchen die in Wellenform auftreten oder besser gesagt einen Impuls weiterleiten.
Wellen haben kein Volumen , man beschreibt sie mit Reichweite, Amplitute Länge und Frequenz
Jedes Teilchen, also auch jedes Proton, ist letztlich nur Anregung eines Quantenfeldes, d.h. ein Paket von Wellen im Feld, dessen Schwerpunkt wir als das Teilchen wahrnehmen.
Dieser Schwerpunkt aber ist seiner Umgebung nach ja gar nicht klar abgrenzbar.
Beobachtbar wird das Teilchen nur über seine Wirkung auf andere Teilchen. Wo und wann solche (dann lokalisierte) Wirkung mit welcher Wahrscheinlichkeit zu erwarten ist, zeigt die dem Teilchen zugeordnete de-Broglie-Welle: Siehe http://greiterweb.de/spw/de-Broglie-Welle.htm .