Kann mir jemand helfen diese Physik Aufgabe zu beantworten?
Hi die Physik Aufgabe lautet:
Der Physiklehrer einer 9. Klasse erzählt seinen Schüler*innen, dass blaues Licht eine höhere Energie als rotes Licht hat. Eine Schülerin sagt darauf:
„Aber eine hell leuchtende rote Lampe strahlt doch viel mehr Energie ab als eine schwach leuchtende blaue Lampe."
Formuliere eine passende Reaktion des Lehrers auf den Einwand dieser Schülerin.
2 Antworten
"Die Frage ist gut. Das haben sich Physiker früher auch gefragt. Man hat Versuche mit dem Photo-elektrischen Effekt gemacht. Und bei einem bestimmten Versuchsaufbau kann man erkennen, dass eine rote Lampe noch so hell sein kann: Sie wird keinen elektrischen Strom hervorrufen. Bei einer blauen Lampe jedoch schon... Bisher haben wir uns das Licht einfach nur als Strahl, bzw. Welle vorgestellt, wobei die Wellenlänge die Farbe bestimmt. Das ist aber nur eine Betrachtungsseite. In manchen Fällen verhält sich Licht eher als eine Ansammlung von Teilchen - den Photonen. Man spricht auch vom Welle-Teilchen-Dualismus. Als ich von der "Energie des Lichtes" geredet habe, meinte ich die Energie eines einzelnen Photons... Die Helligkeit dagegen bezeichnet die Menge an Photonen. Für die gesamte Energie spielt natürlich beides eine Rolle."
Der Lehrer könnte auf den Einwand der Schülerin folgendermaßen reagieren:
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„Das ist ein sehr guter Einwand, der uns die Gelegenheit gibt, zwei wichtige Konzepte zu unterscheiden: die Energie eines einzelnen Lichtteilchens (Photon) und die Gesamtenergie der abgestrahlten Lichtquelle.
Wenn wir sagen, dass blaues Licht eine höhere Energie hat als rotes Licht, sprechen wir von der Energie einzelner Photonen. Die Energie eines Photons ist direkt proportional zur Frequenz des Lichts. Blaues Licht hat eine höhere Frequenz als rotes Licht, und deshalb haben einzelne Photonen des blauen Lichts mehr Energie als die des roten Lichts.
Dein Einwand bezieht sich jedoch auf die Gesamtenergie, die von einer Lichtquelle abgestrahlt wird. Diese Gesamtenergie hängt nicht nur von der Energie einzelner Photonen ab, sondern auch von der Anzahl der Photonen, die die Lichtquelle pro Zeiteinheit aussendet. Eine hell leuchtende rote Lampe kann eine große Anzahl von Photonen aussenden, wodurch die Gesamtenergie, die wir wahrnehmen, hoch sein kann, selbst wenn die Energie einzelner Photonen niedriger ist als bei schwach leuchtendem blauem Licht.
Zusammengefasst: Die Energie eines einzelnen blauen Photons ist höher als die eines einzelnen roten Photons. Die Gesamtenergie, die eine Lampe abstrahlt, hängt jedoch sowohl von der Anzahl der ausgesendeten Photonen als auch von deren Energie ab. Daher kann eine hell leuchtende rote Lampe insgesamt mehr Energie abgeben als eine schwach leuchtende blaue Lampe."
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Diese Antwort hilft, die Konzepte der Photonenergie und der Gesamtenergie einer Lichtquelle klar zu unterscheiden und zeigt, dass beide Perspektiven gültig, aber auf unterschiedliche Aspekte der Lichtenergie bezogen sind.