Wie viele Spektralfarben gibt es?
Klar, mir ist bekannt, dass jeder beliebigen Frequenz eine eigene Wellenlänge und Farbe zugeordnet werden kann. Aber gibt es unendlich viele Abstufungen?
In der Welt der Quanten ist doch so ziemlich alles gequantelt. Gilt das auch für die Farben?
3 Antworten
Energiequantelung gibt es nach bisherigem Kenntnisstand nur für gebundene Zustände. Die kinetische Energie eines freien Mikroobjekts ist daher ungequantelt. Die verschiedenen Elemente haben zwar spezielle Spektrallinien aber zusätzlich gibt es immer auch ein kontinuierliches Spektrum als Temperaturstrahlung.
Die Sonne hat im wesentlichen ein Wasserstoffspektrum mit einem hohen Anteil an Wärmestrahlung. Diese Strahlung ließ früher vermuten, dass die Sonne eine glühende Metallkugel wäre. Die Sonne besteht aber aus Wasserstoff und Helium. Das freie Wasserstoffatom kann noch ein zweites Elektron binden. Die Bindungsenergie diese zweiten Elektrons liegt etwa in dem Bereich der mittleren kinetischen Energie der Teilchen der Sonnenatmosphäre. Deshalb ist diese Strahlung so intensiv und deshalb ist die Photosphäre der Sonne fast undurchsichtig.
Bei einem glühendem Metall überlagern sich die verschiedenen Potentiale der Atome, so dass schon dadurch quasi ein Kontinuum von möglichen Energiezuständen entsteht. Die Bewegung der Teilchen schafft dann noch eine zusätzliche Unschärfe.
Ein spezieller Fall liegt beim Mößbauereffekt vor: https://de.wikipedia.org/wiki/M%C3%B6%C3%9Fbauer-Effekt
Mir scheint es ein Missverständnis zwischen der klassischen Physik und der Quantenmechanik zu geben. "Gequantelt" bedeutet, dass es sich hier um klar definierte Mengen handelt. Quantifizieren bedeutet nämlich, dass wir etwas einen Zahlenwert zuschreiben. Das heißt wenn ich sage der Strom beträgt 3A, dann habe ich den Strom nicht einfach Zahlenmäßig undefiniert gelassen sondern ihm einen Zahlenwert nämlich 3 zugeordnet. Die Stromstärke ist somit quantifiziert.
Wenn wir beim Licht von "Gequantelten" Portionen sprechen, dann heißt es, dass die Mengen klar definiert sind. die kleinstmögliche Wirkung im Universum ist das plancksche Wirkungsquantum mit rund 6,626*10^-27Js.
Die Energie eines Photons lässt sich mithilfe des planckschen Wirkungsquantums und seiner Frequenz berechnen:
E=h*f
Die einzige Konstante Größe die wir hier also haben ist das plancksche Wirkungsquantum. Die Frequenz ist beliebig. Wir können also beliebige Frequenzen hier einsetzen und erhalten unterschiedliche Mengen an Energie für ein Photon.
Je kürzer die Wellenlänge wird, desto größer wird die Frequenz. Die Frequenz die sich aus der Planklänge ergibt ist damit schon längst außerhalb des Sichtbaren Bereichs. es geht ja nur um den Sichtbaren Bereich und die dazwischen liegenden Abstufungen und die sind theoretisch unendlich klein.
Plancklänge bezieht sich lediglich auf einen Aufenthaltsort eines Teilchens der niemals genauer bestimmbar ist als auf die Plancklänge. das hat mit der Wellenlänge erstmal nichts zu tun.
Es gibt unendlich viele Abstufungen.
So wie fast immer in der Natur.
Fun Fact: dazu kommt noch, dass Farben für jeden unterschiedlich aussehen.
Du konntest damit bei etwas Licht ins Dunkel bringen. Wir haben aber noch die Plancklänge. Kann man die Wellenlänge nicht in Plancklängen angeben? Da sollte doch immer eine ganze Zahl rauskommen, oder hat das dann mit Heisenbergschen Unschärfe zu tun? Oder hüpft das Photon mal lang, mal kurz? Das widerspricht aber dann dem Prinzip Lp/Tp=c (Plancklänge durch Planckzeit). Das verschwimmt bei mir m Kopf alles so zu einem Brei, dass ich mir bisher vorstellen musste, es sei tatsächlich Planckbrei.