Diskussion:Photon

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Ruhesystem

Photonen haben kein Ruhesystem. Nein wirklich nicht. Da hilft auch keine Mittelung über wie viele Photonen auch immer. Natürlich kann man formal Energien addieren. Nur betrachtet man dann nicht ein aus zwei Teilchen bestehendes physikalisches System, sondern ein elektromagnetisches Feld. Wer anderes behauptet, möge die Ortsdarstellung der Wellenfunktion eines Systems aus aus zwei Photons mit entgegen gesetztem Impuls hinschreiben. Es ergeben sich lehrreiche Hürden.
Das ist keine Haarspalterei, sondern hat Auswirkungen auf die weitere Interpretation. Insbesondere kann man nicht sinnvoll die Energie des Lichtfelds ausrechnen und dann anteilsweise einzelne Photonen zuordnen. Wer es dennoch tut, sollte sich überlegen, wie sich ein Wechsel in ein relativ zum ursprünglichen Bezugssystems bewegtes Bezugssystem auswirkt: Der Dopplereffekt sorgt dafür, dass das eine Photon in der Frequenz nach oben und das andere in der Frequenz nach unten verschoben wird. Als direkte Folge wird die den Photonen zugeordnete Masse geändert. Das ist für eine relativistische Invariante wie die Masse nicht wirklich gesund.
Ich dachte über diese Klippe wären wir langsam mal hinweg.---<)kmk(>- (Diskussion) 01:20, 23. Sep. 2015 (CEST)

Wellenfunktion eines Photons

Das sollte irgendwie in den Artikel: https://arxiv.org/pdf/quant-ph/0508202.pdf biggerj1 (Diskussion) 17:15, 4. Jun. 2019 (CEST)

Geschwindigkeit Licht bei massivem Photon

Hallo @Wassermaus:, bist du dir sicher, dass deine angegebene Formel stimmt? Ich sehe, wo sie herkommt, glaube aber, dass da ein Denkfehler drin steckt. Wenn wir bei $\gamma =E/m$ anfangen, dann haben wir am Ende $v={\sqrt {1-m^{2}/E^{2}}}$. Jetzt wäre der nächste Schritt, $E=p=\omega$ mE nur dann korrekt, wenn das Photon masselos wäre, was aber den Annahmen widerspricht. Das sieht man auch darin, dass Photonen dann eine minimale Frequenz haben müssten bzw. sehr niederfrequente Photonen imaginäre Geschwindigkeit hätten. Wäre nicht viel eher $v=p/E=\omega /{\sqrt {m^{2}+\omega ^{2}}}$ richtig [das kommt natürlich auch in der ersten Formel raus, wenn ich $E={\sqrt {m^{2}+\omega ^{2}}}$ einsetze]? Ohne dass ich mich jetzt in die Gefahr von OR geben will, müsste dazu etwas im Netz zu finden sein. --Blaues-Monsterle (Diskussion) 11:02, 17. Jun. 2024 (CEST)

Ist natürlich richtig und müsste in jedem zweiten Lehrbuch stehen, könnte aber laien-augenfreundlich auch $v={\tfrac {p}{E/c^{2}}}$ geschrieben werden, da sieht man den Grenzfall v=p/m leichter. --Bleckneuhaus (Diskussion) 11:21, 17. Jun. 2024 (CEST)

Ihr habt Recht. Ich habe mich von https://pro-physik.de/nachrichten/wieviel-wiegt-ein-photon bzw. dem dort zitierten (als Faksimile zitierten) Beitrag in "Physik in unserer Zeit" inspirieren lassen. Die Argumentation schien mir eigentlich klar und für Laien verständlich:

1) für ein Teilchen mit Masse gilt: ${\textstyle E=mc^{2}/{\sqrt {1-v^{2}/c^{2}}}}$ (das dürfte die dem interessierten Laien bekannteste Formel sein), woraus folgt ${\textstyle 1-m^{2}c^{4}/E^{2}=v^{2}/c^{2}}$

2) für das Photon gilt: ${\textstyle E=h\nu }$

3) aus 1) und 2) daraus folgt die von mir zitierte Formel: ${\textstyle v/c={\sqrt {1-m^{2}c^{4}/(h\nu )^{2}}}}$.

Aber ich habe mich von dem Artikel in die Irre führen lassen. 2) kann nicht mehr gelten, wenn $m\neq 0$. Schade, das war so schön anschaulich.

Ich frage mich jetzt aber, ob es überhaupt schlau war, diese hypothetische Konsequenz so zu erweitern. Ich hatte das getan, weil mir der Aspekt der Dispersion wichtig war (experimentelle Nachweisbarkeit). Das Problem mit der von euch Blaues-Monsterle richtiggestellten Formel ist, dass sie ohne weitere Erklärung dem Laien kaum nachvollziehbar ist. Auch wenn man schreibt ${\textstyle v={\frac {p}{E/c^{2}}}={\frac {h\nu /c}{{\sqrt {h^{2}\nu ^{2}+m^{2}c^{4}}}/c^{2}}}}$ (dieses lästige $c^{2}$!), käme gleich die Frage auf: warum soll $p=h\nu /c$ gelten? Erklärung, Erklärung, ...

Mein Vorschlag: auf komplizierte Formeln, die weitere Erläuterung bedürfen, verzichten. Statt dessen das ursprüngliche:

dann wäre die Konstante c, die in der Relativitätstheorie Raum und Zeit in Beziehung zueinander setzt (üblicherweise „Lichtgeschwindigkeit“ genannt), nicht identisch mit der Geschwindigkeit des Lichts im Vakuum.

ersetzen durch:

dann wäre die Konstante c, die in der Relativitätstheorie Raum und Zeit in Beziehung zueinander setzt (üblicherweise „Lichtgeschwindigkeit“ genannt), nicht identisch mit der Geschwindigkeit des Lichts im Vakuum. Diese Geschwindigkeit wäre dann von der Energie des Photons und damit von der Frequenz abhängig (Dispersion), und die Beziehung $E=h\cdot \nu$ würde nicht mehr exakt gelten.

Wäre das nicht genug angesichts dessen, dass es eine Hypothese ist? Wassermaus (Diskussion) 22:22, 17. Jun. 2024 (CEST)

Ich wäre bei diesem Vorschlag dabei, finde die Argumentation stimmig. Kein Einstein (Diskussion) 22:29, 17. Jun. 2024 (CEST)

das habe ich jetzt so gemacht. Mir ist immer noch peinlich, was ich da mit $E=h\cdot \nu$ angerichtet hatte. Wassermaus (Diskussion) 13:07, 18. Jun. 2024 (CEST)