Licht bzw. genauer ein Photon wirklich verlangsambar?
In der Frage
https://www.gutefrage.net/frage/wie-kann-lichtgeschwindigeit-verlangsamt-werden
sind Antworten mit Links zu Artikeln, in denen beschrieben ist, wie die "Verlangsamung" stattfinden kann. Da wird vom "Durchschicken durch eine spezielle Optik" gesprochen:
https://www.tagesspiegel.de/wissen/langsames-licht-4400245.html
Auszug: <<< Eines dieser Photonen ließen die Forscher über eine Strecke von einem Meter laufen. Dem anderen prägten sie zwischendurch mittels Spezialoptik eine seitliche Struktur auf. >>>
Dies verstehe ich ehrlich gesagt nicht: Wenn ich Feynmanns QED (usw.) recht verstanden habe, wird ein auf eine Linse etwa auftreffendes Photon vom ersten Glasmolekül absorbiert und gleich wieder ausgesandt, aber das dauert etwas, weshalb die Lichtgeschwindigkeit im Glas etwas geringer ist als im Vakuum. Zudem ist das vom letzten Glasmolekül ausgesandte Photon doch ein anderes als das vor dem Eintritt in die Linse - oder? Und natürlich verzögert.
Dass die "Spezialoptik" nun das Photon, welches durch sie hindurchgeht zusätzlich verzögert, ist doch klar. Wo ist da mein eventueller Denkfehler?
Ich sehe da keine "echte" Verlangsamung, was übersehe ich da?
2 Antworten
Hi ja tatsächlich kann man die eindimensionale geschwindigkeit von licht in einem medium abbremsen. Das abbremsen tritt bei jedem durchsichtigen Material auf und soweit ich weiss liegt das daran, dass sich das licht einfach ganz of an den einzelnen atomen im Kristallgitter reflektieren muss, bis es denn ankommt (also eine längere Strecke zurücklegen muss bis es ankommt).
Hi,
Hab in meinen unterlagen nochmal geguckt weil ich zufällig eine Klausur darüber schreibe. Scheinbar kennt man den effekt warum das licht langsamer wird nicht genau
ein "photon" ist kein bällchen, das mit einem einzelnen atom wechselwirkt. zu 99% ist die beschreibung mittels "photonen" eine unnötige verkomplizierung, und die klassische beschreibung von licht als normale elektromagnetische welle nicht nur ausreichend, sondern auch viel sinnvoller.
durch die wechselwirkung mit den atomen im medium (nicht mit einem) kommt es zu interferenzen zwischen dem einfallenden "photon" (wenn du es unbedingt so nennen willst) und dem feld der angeregten atomen, wodurch sich die effekte ausbreitungsgeschwindigkeit verlangsamt.
Man kann aber doch ein Photon, sei es Teilchen, sei es Welle, "abschießen" !?
Und meine eigentliche Frage beantwortest Du da auch nicht: Wird "echt" die Lichtgeschwindigkeit gebremst oder beruht die "zusätzliche" Verlangsamung auch nur auf der Verzögerung beim wie auch immer gearteten Durchgang durch die Optik, bzw. wo wäre der Unterschied zw. dieser speziellen Verlangsamung und der normalen.
Man kann aber doch ein Photon, sei es Teilchen, sei es Welle, "abschießen" !?
ja, man kann mit einzelnen photonen arbeiten. aber es sind dennoch keine bällchen.
Wird "echt" die Lichtgeschwindigkeit gebremst oder beruht die "zusätzliche" Verlangsamung auch nur auf der Verzögerung
was ist "echt" vs "nicht-echt"? wie stellst du den unterschied fest (für was auch immer du mit "echt" vs "nicht-echt" meinst)? welche observable hängt davon ab ob es jetzt in deinem sinne "echt" oder "nicht-echt" ist?
wenn du keine benennen kannst, dann liegt diese unterschied zwischen deinem "echt" und deinem "nicht-echt" nur in den worten und nicht in der physik. dann such dir einen philosophen mit dem man über solche dinge schwadronieren kann, aber es ist physik.
und das meine gar nicht irgendwie böse oder abfällig, sondern es ist ein wichtiger schritt wenn man physik lernt zu verstehen was überhaupt physikalische aussagen sind und was zwar vielleicht schöne worte aber ohne physikalische aussage dahinter sind.
schon die klassische elektrodynamik beschreibt wie sich die ausbreitungsgeschwindigkeit einer elektromagnetischen welle im medium. in der quantenelektrodynamik sind die bewegungsgleichungen für das quantisierte elektromagnetische feld (dessen fundamentalen anregungen wir den namen "photonen" gegeben haben) immer noch (zumindest in erster ordnung) die Maxwell-gleichungen. es funktioniert nicht wirklich anders.
Statt mich belehren zu wollen hätte ich lieber eine Antwort auf meine Frage. Was hast Du bloß mit den "Bällchen"? Kommt da "wenn klein Fritzchen denkt" zum Vorschein? Das wäre schade und nicht sachlich.
Kurz: Erkläre mir doch bitte, wie genau die Verlangsamung realisiert wird - wenn Du kannst.
Schade, das sowas immer in Persönliches entgleitet, anscheinend ein Koryphäen-Problem.
durch die wechselwirkung mit den atomen im medium (nicht mit einem) kommt es zu interferenzen zwischen dem einfallenden "photon" (wenn du es unbedingt so nennen willst) und dem feld der angeregten atomen, wodurch sich die effekte ausbreitungsgeschwindigkeit verlangsamt.
Aber natürlich hat die klassische Beschreibung auch seine Grenzen, z.B. beim Laser. Man kann sehr viel aus der semiklassischen Lasertheorie gewinnen, jedoch z.B. nicht die spontane Emission von Atomen. Dies ist ein rein quantenoptischer Effekt, den man in der semiklassischen Theorie schlichtweg hinzufügen muss und mehr oder minder vom Himmel fällt. Mit dem quantisierten Lichtfeld erhält man diesen ordentlich begründet.
Hier könnte man aber noch etwas mehr ins Detail gehen finde ich, damit der FS etwas mehr versteht. Wir haben es hier zunächst mit dem Modell eines Dipoloszillators zu tun. Die Elektronen, in den Atomen schwingen und dadurch emittierten sie selbst elektromagnetische Strahlung. Damit wäre erstmal geklärt, woher die Strahlung der Atome kommt. Dann kommt es wie du schon sagtest zur Überlagerung der einfallenden Welle und den elektromagnetischen Wellen der Dipoloszillatoren im Medium. Letztlich führt dies zu einer Phasenverschiebung der resultierenden Welle. Dieser Effekt nimmt mit zunehmender Anzahl an Atomlagen im Medium zu, weshalb es für jedes Medium unterschiedliche Brechungsindizes gibt. Lies dazu mal mehr von Feynman CatEyes
Das sehe ich auch so. Zeigt aber, dass nicht die, ich sage mal, Photonengeschwindigkeit an sich verlangsamt wird, sondern die Verlangsamung "nur" durch die permanenten Reaktionen mit der Materie "vorgetäuscht" wird, oder?