unterscheid zwischen Photonen und Quanten?

Hallo njnia,

Photonen sind Quanten bzw. Quanta (Singular: Quant oder Quantum), genauer Quanten der elektromagnetischen Strahlung.

Es gibt auch andere Quanta, die keine Teilchen sind, z.B. das PLANCKsche Wirkungsquantum¹) h bzw. das reduzierte PLANCKsche Wirkungsquantum ħ = h⁄2π. Misst man den sog. Bahndrehimpuls eines Teilchens (z.B. eines Elektrons in einem Atom) in Bezug auf eine gegebene Achse, ist dieser immer ein ganzjähriges Vielfaches von ħ.

Dass speziell Licht quantisiert ist, bedeutet, dass Licht einer monochromatischen Lichtwelle der Frequenz f nur in "Portionen" der Energie hf (das sind die Photonen) emittiert, absorbiert oder auch registriert werden kann. Dies postulierte PLANCK, um sein Strahlungsgesetz zu erklären; da er glaubte, seine Annahme werde später einer besseren Erklärung Platz machen, heißt seine Konstante h wie "Hilfsgröße". EINSTEIN fand später heraus, dass die Quantisiertheit eine Eigenschaft des Lichts selbst ist und erklärte so auch den Photoelektrischen Effekt.

Die Energien der Schwingungen der Teilchen eines Festkörpers sind übrigens auch quantisiert. Diese Quanten, die keine richtigen Teilchen sind, sich aber so ähnlich verhalten, heißen Phononen.

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¹) Die sog. Wirkung (engl. action) ist eine in der theoretischen Physik viel gebrauchte Größe, die die Dimension Energie mal Zeit hat. Sie hängt von der Bahn eines Körpers zwischen zwei Punkten ab, und wenn man wissen will, welche von mehreren möglichen Bahnen ein Körper bei einer bestimmten Energie nimmt, läuft die Antwort auf diejenige Bahn hinaus, entlang derer die Wirkung am kleinsten ist. Die Dimension der Wirung ist übrigens zugleich die eines Drehimpulses.

*** Unterschied zwischen Photonen und Quanten?

Der Begriff „Quant“ bedeutet eigentlich „Menge“, womit aber ganz konkret die räumlich strukturelle Größe gemeint ist, welche eine räumliche Sphäre beschreibt, innerhalb der etwas wirken kann. Somit beschreibt das Quant schlichtweg das räumliche Volumen. Jene Quanten sind aber alle gleich groß und haben daher identische Abmaße, die offenbar einer Planckschen Größe entsprechen.

Das Wirkungsquantum ist damit nicht gemeint, denn jenes ist ein Faktor, weil die Mengen mehrer Quanten nur im Quadrat der Entfernung zum Koordinatenursprung hin zunehmen oder umgekehrt proportional vom Ursprung aus abnehmen.

Jenes Quantum hat natürlich eine Wirkung auf andere Quanten, und genau jene Wirkung ist es, was die Dinge dann letztendlich voneinander unterscheiden wird. Denn die Intensität der Wirkung verteilt sich isotrop, und daher wird der Umfang immer größer, auf den sich die Wirkung dann verteilen muss. Gleichfalls steigt damit der Radius an, der dann letzten Endes das Quadrat der Entfernung bestimmt.

Wenn sich solche Quanten begegnen, dann schrumpft der für uns optisch wahrnehmbare 3D-Bereich des Raums und expandiert in den gravitativ wahrnehmbaren Bereich, der von der 4. Dimension bestimmt wird.

Somit kann es Quanten geben, die sich alle gleichzeitig in dieselbe Richtung bewegen und auch scheinbar dieselbe räumliche Position belegen. Jene Quanten überlagern sich daher und sie sind dann nur noch als Photonen erkennbar, deren Größe dann von der Menge der Quanten bestimmt wird.

Somit ist der Unterschied zwischen Quanten und Photonen lediglich der Plural. Auf gleiche Weise unterscheidet sich das Licht vom Photon. 

Quanten als Teilchen gibt es eigentlich nicht; der Begriff tritt immer auf, wenn man Felder quantisiert und ist beispielsweise auf elektromagnetische Wellen (Photonen) oder mechanischen Schall (Phononen) anwendbar.