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Was ist Licht?

Thema erstellt von Henry 
Beiträge: 2.307, Mitglied seit 13 Jahren
Okotombrok hat Recht, deshalb, was mich angeht, neuer Thread:

und was ist nun Licht

respektive Elektromagnetismus? Die Ansichten darüber gingen über die Jahrhunderte auseinander, machen wir es historisch kurz. Außerdem soll das Folgende keine wissenschaftliche Abhandlung sein, sondern nur ein Überblick.

Newton hielt Licht für Teilchen, sein Zeitgenosse Christian Huygens hielt es für eine Welle (von ihm stammt die Wellentheorie des Lichtes), Goethe – ja, genau der – lag irgendwo dazwischen, seine Farbenlehre ist sehr interessant. Thomas Young erforschte die Interferenzen des Lichtes, damit war Newton erst mal wieder außen vor, das Licht war eine Welle und kein Korpuskel, wichtig für die Übernahme der Wellentheorie des Lichtes war ebenfalls Jean-Augustin Fresnel.

Interferenzen sind immer ein Beleg dafür, es mit Wellen zu tun zu haben. Wellen ergänzen einander oder löschen sich gegenseitig aus, bei entsprechenden Experimenten zeigt sich ein charakteristisches Muster, und eben auch im Falle des Lichtes (hell-dunkle Streifen).

Natürlich kommt nun James Clerk Maxwell, der Magnetismus und Elektrizität als zwei Seiten einer Medaille erkannte, er erkannte, dass Licht Teil dieses viel größeren Spektrums ist, und er erstellte mit den nach ihm benannten Gleichungen den bis heute gültigen mathematischen Formalismus dazu.

Und dann kamen die Schwarzen Körper.

Und nein, ein Schwarzes Loch ist kein Schwarzer Körper in diesem Sinne.

Ganz kurz erklärt sind Schwarze Körper (oder auch Schwarze Strahler genannt) Objekte, die Strahlung vollständig absorbieren, sie geben nur thermische Energie ab (und können deshalb keine Schwarzen Löcher sein), je nach Frequenz der abgegebenen Energie kann man paradoxer Weise Schwarze Körper sehen, ein Schwarzer Körper, der thermische Energie von sagen wir 5500 Grad abgibt, ist blendend weiß, so wie die Sonne. Schwarze Körper sind idealisierte Körper, aber man kann sich Hilfsweise einen simplen Backofen als Schwarzen Strahler vorstellen. Innerhalb des Backofens haben Wände und Umgebung dieselbe Temperatur.

Als man sich mit den Schwarzen Strahlern beschäftigte, trat ein echtes Problem auf. Man stellte sich das elektromagnetische Spektrum kontinuierlich vor. Das heißt, egal, welche Wellenlänge man auch hernimmt, zwischen der vorherigen und der nachfolgenden Wellenlänge liegen unendlich viele Wellenlängen, und das bedeutet, egal, welche Wellenlänge man nimmt, die Gesamtenergie ist unendlich! Aber unser Backofen ist sicher heiß, nur ganz gewiss nicht unendlich heiß!

Max Planck machte die Not zur Tugend: Wenn wir kein unendliches Spektrum messen, gibt es kein unendliches Spektrum. Es gibt für jede Wellenlänge eine Minimalwirkung, die nicht unterschritten werden kann, und die minimale Stärke für jede Wellenlänge ergibt sich aus der Frequenz mal der nach ihm benannten Konstanten: das Plancksche Wirkungsquant, und selbstredend war damit die Quantenphysik geboren. Das elektromagnetische Spektrum ist diskontinuierlich, es „bündelt“ die Wellen zu „Paketen“, und diese „Pakete“ nennen wir heute Photonen. Photonen sind die Überträger der elektromagnetischen Kraft (Quantenelektrodynamik), andere Überträger sind W- und Z-Bosonen (schwache Kernkraft, Theorie der schwachen Wechselwirkung), Gluonen (starke Kernkraft, Quantenchromodynamik) und Gravitonen (Gravitation, noch nicht nachgewiesen). All die erwähnten Theorien sind Feldtheorien, die jeweiligen Teilchen konstituieren die jeweiligen Felder (der Wellenaspekt kommt noch), die Teilchen der Materie sind Elektronen, Quarks, Neutrinos usw. (und auch diese Teilchen haben einen Wellenaspekt!).

All diese Teilchen werden Quanten genannt, sie sind aber NICHT mit dem Planckschen Wirkungsquant identisch.

Noch ein weiteres Problem wurde mithilfe des Wirkungsquants gelöst, und zwar von Albert Einstein: Der photoelektrische Effekt. Man hatte festgestellt, dass sich Elektronen aus der Oberfläche von Metallplatten lösen, wenn man sie mit Licht beschießt. Allerdings hing es nicht von der Intensität des Lichtes ab, ob und wie viele Elektronen sich herausschießen ließen, sondern von der Farbe des Lichtes. Das war auf jeden Fall seltsam. Die Lösung (und für die bekam Einstein seinen Nobelpreis) liegt in der von Max Planck vorgeschlagenen Quantelung des Lichtes, die Farbe (Frequenz) entspricht Photonen mit bestimmter Energie, je höher die Energie, desto blauer ist das Licht, je weniger Energie, desto roter. Um die Bindungsenergie der Elektronen (die Energie, mit der sie an den Atomkern „gebunden“ werden, die sie in ihrer „Schale“ hält) zu überwinden, muss das Photon eine entsprechende Energie besitzen, sonst passiert nichts.

Auch die Absorption und die Emission von Elektronen lässt sich mit dem Teilchenmodell sehr gut erklären: Absorbiert das gebundene Elektron ein Photon, „springt“ es auf ein höheres Energieniveau im Atom (eine Schale, die weiter vom Atomkern entfernt ist), es springt aber sofort wieder zurück und gibt das Photon ab, wir registrieren einen Lichtblitz. Der bekannte „Quantensprung“ ist unter anderem mit diesem Sprung gemeint, also die diskontinuierliche Änderung des Energieniveaus.

So, wem das alles zu unscharf ist: Heisenberg kommt noch.

Henry
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Zitat:
Irena schrieb in Beitrag Nr. 1849-319 :
Es ist ja schön. Alle Physiker sagen, wir können prinzipiell nicht wissen, was mit einem Teilchen untewegs passiert, nur Hans-m weis es -:) ...

Erinnerst mal an Doppelspaltexperiment, erinnerst mal an Unschärferealtion, erinnerst mal Schrösinger Wellengleichung, erinnerst mal an Feynman-Diagrammen...
... und versuchst es mit fliegendem Objekt-Photon zu erklären.

Zitat:
Irena, wenn Du meine Äusserungen schon kritisierst, dann lies sie bitte richtig:

Nimm einem Lichststrahl, z.B von einem Krater auf dem Mond. dieser Strahl, bzw jedes Photon dieses Strahls bewegt sich geradlinig, bis es auf unsere Netzheit trifft. Über 300 000 km Vakuum, da ist nichts, was die Photonen ablenkt. Wäre das Licht nicht geradlinig unterwegs, so wäre eine Punktuelle Abbildung z.b in einer Kamera nicht möglich.
Was Du als Doppelspalt-Experiment beschreibst ist eben eine Wechselwirkung des Lichts mit einem anderen Objekt, genau dass hatte ich aber in meiner Aussage erwähnt
Ich habe nichts schon von mir geäussertem zuzufügen. Ich müsste mich wiederholen, daher überlasse ich dieses "Schlachtfeld" den anderen. Es erinnert an eine Kommunikation eines Blinden mit Tauben. Du wirfst mir vor, dass ich deine Argumente nicht angehe. Ich sehe jedoch, dass du meine Argumente keinesfalls wahrgenommen hast.

Allerletzte Versuch wage ich noch:
Zitat:
Hans-m schrieb in Beitrag Nr. 1849-315 :
Jedes Photon für sich lauft geradlinig, von der Quelle bis zum Ziel, es verändert nur seine Bahn durch Wechselwirkung mit anderen Medien (Absorbtion, Reflexion etc)
Du kann über das Verhalten des Photons KEINE AUSSAGEN machen. Es ist nicht meine Erfindung. Es ist einfach so. Du muss es einfach akzeptieren oder ein Physikkurs absolvieren um mit Physikern auf einer Augenhöhe zu diskutieren. Ich habe mehr Respekt von dem etablierten Wissen. Ich versuche es zu verstehen, nicht die Erkenntnisse nach mein bescheidenen Wissen umkrempeln.

Wenn man in Modellen über eine Reflexion des Lichts spricht, bedeutet es nicht, dass es das gleiche Photon
reflektiert wurde, wie etwa ein Ball von einer Wand.
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Hallo Irena,

Du zweifest weiterhin an der geradlinigen Ausbreitung des Lichts.

Dann beantworte mir bitte folgende Frage.
Warum können wir auch noch weit entfernte Sterne , wie etwa Alpha-Zentauri gestochen scharf erkennen?
Warum können wir mit einer Kamera, Bilder machen, ganz speziell mit der Camera obscura

Da hab ich übrigens eine interessante Stelle über die Beugung des Lichts gefunden:
Zitat:
Je kleiner der Lochdurchmesser D ist, desto kleiner sind die Strahlenbündel, umso schärfer erscheint die Abbildung. Der Grenzwert für D ist erreicht, wenn das Loch die Größenordnung der Strahlungswellenlänge erreicht (siehe unten). Die Beugungserscheinungen setzen für sichtbares Licht bei ca. 0,5 µm ein.
http://de.wikipedia.org/wiki/Camera_obscura

Somit kann man alles was grösser als 0,5 µm ist, bei der Beugung des Lichts vernachlässigen.


Irena schrieb:
Zitat:
Du kann über das Verhalten des Photons KEINE AUSSAGEN machen.
Dann mach bitte folgende Aussage:
Läuft das Licht geradlinig, z.B von einem Stern in unser Auge?
legt das Licht in 1 Sek ca 300 000 km zurück?
läuft das Licht ungehindert weiter, falls es nicht in Wechselwirkung mit anderen Objekten gerät?
Wenn Du diese Fragen nicht mit JA beantwortest, dann hast DU im Physikunterricht nicht aufgepasst.

Zitat:
Ich sehe jedoch, dass du meine Argumente keinesfalls wahrgenommen hast.
Ich denke, dass ich auf Deine Argumente eingegangen bin und sie widerlegt habe.

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Beitrag zuletzt bearbeitet von Hans-m am 03.01.2012 um 09:25 Uhr.
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Hallo Hans,

Hans-m schrieb in Beitrag Nr. 1860-3:
Hallo Irena,
. . .
Ich denke, dass ich auf Deine Argumente eingegangen bin und sie widerlegt habe.

du hast nicht nur Irenas Argumente widerlegt, sondern die gesamte Quantenmechanik.
Alle Achtung!

Deine Ausführungen zeigen, dass du bei der klassischen Mechanik stehen geblieben bist.
Vielleicht solltest du dich doch einmal mit der Quantenmechanik befassen, Lesen schadet nicht.
Ich empfehle populärwissenschaftliche Literatur von z.B. Anton Zeilinger - allgemeinverständlich und ohne Formalismus.

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Okotombrok schrieb in Beitrag Nr. 1860-4:
du hast nicht nur Irenas Argumente widerlegt, sondern die gesamte Quantenmechanik.
Alle Achtung!

Sorry, ich verstehe nicht?!?!?

Irena zweifelt an der geradlinigen Ausbreitung des Lichts.
Auch an Dich nochmals die Frage:
Zitat:
Dann mach bitte folgende Aussage:
Läuft das Licht geradlinig, z.B von einem Stern in unser Auge?
legt das Licht in 1 Sek ca 300 000 km zurück?
läuft das Licht ungehindert weiter, falls es nicht in Wechselwirkung mit anderen Objekten gerät?

Sind diese Aussgen denn falsch?

Für diese Aussagen müssen wir doch nicht in die Quantenebene eintauchen.
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Hier ein kleiner Ausschnitt aus dem Buch QED - Seltsame Theorie des Lichts von Richard P. Feynman, Seite 100 mit meinen Bemerkungen:
Zitat:
Betrachten wir das Verhalten der Photonen im Großen – über Entfernungen, die nicht mit der Umdrehung eines Stoppuhrzeigers zu messen wären - ,
vorher hat er beschrieben das wellenartige Verhalten der Teilchen auf atomare Ebene
Zitat:
lassen sich die Erscheinungen durch Gesetze wie dem von der „geradlinigen Ausbreitung des Lichts“ näherungsweise recht gut erfassen,
bitte achten auf Anführungszeichen bei der Definition der geradlinigen Ausbreitung in der Zitat. Es lässt mit diese Definition nur näherungsweise beschreiben. Weiter folgt warum
Zitat:
denn der Weg der geringsten Zeit wird durch genügend viele benachbarte Wege hinreichend ver-stärkt.
Achtung: es gibt die andere Wege! Die von der geradlinigen unterscheiden!
Zitat:
Umgekehrt genügt die Zahl der anderen Wege, damit sich diese gegenseitig aufheben.
Ich betone: für das Aufheben müssen sie erst da sein
Zitat:
In dem Augenblick aber, in dem der Bewegungsspielraum des Photons zu klein wird (wie im Fall der winzigen Spalte im Schirm), versagen diese Gesetze,
oder besser gesagt eine reduzierte Darstellung über geradlinigen Licht
Zitat:
und wir entdecken, daß sich Licht keineswegs geradlinig ausbreiten braucht, daß bei zwei Spalten Interferenzen auftreten und so fort.
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Okotombrok schrieb in Beitrag Nr. 1860-4:
Ich empfehle populärwissenschaftliche Literatur von z.B. Anton Zeilinger - allgemeinverständlich und ohne Formalismus.

Hallo Okotombrok,

klingt für mich interessant. Kannst du eine konkrete Empfehlung abgeben? Danke im Voraus!
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Zitat:
Hans-m schrieb in Beitrag Nr. 1860-5:
Okotombrok schrieb in Beitrag Nr. 1860-4:
du hast nicht nur Irenas Argumente widerlegt, sondern die gesamte Quantenmechanik.
Alle Achtung!

Sorry, ich verstehe nicht?!?!?

Irena zweifelt an der geradlinigen Ausbreitung des Lichts.
Auch an Dich nochmals die Frage:

Dann mach bitte folgende Aussage:
Läuft das Licht geradlinig, z.B von einem Stern in unser Auge?
legt das Licht in 1 Sek ca 300 000 km zurück?
läuft das Lichtngehindert weiter, falls es nicht in Wechselwirkung mit anderen Objekten gerät?
Sind diese Aussgen denn falsch?

Für diese Aussagen müssen wir doch nicht in die Quantenebene eintauchen.

----Ich glaube, ich verstehe jetzt, worauf Irena hinaus will, und wenn dem so ist, hat sie in bestimmter Weise Recht – und ihr redet aneinander vorbei. Die Erwähnung Feynmanns hat mich darauf gebracht. Er interpretiert den Weg des Lichtes durch die Spalten – das Doppelspaltexperiment – so, dass das Licht, bevor es auf dem Schirm eine Spur hinterlässt, also gemessen wurde, ALLE MÖGLICHEN WEGE ZUM SCHIRM ZURÜCKLEGT, also auch z. B. erst zum Mond oder auch nach Andromeda. Das hängt mit der Wahrscheinlichkeit zusammen, das Photon – oder auch jedes andere Quantenobjekt – an einem Ort zu finden (Es KÖNNTE in Andromeda sein, die Wahrscheinlichkeit ist zwar außerordentlich gering, aber eben nicht null). Nach der Wellen-Funktion kann das Photon vor der Messung an jedem x-beliebigen Ort sein, es ist nach der Heisenbergschen Unschärferelation vollkommen unbestimmt. Aber erstens ist Feymann Alle-Wege-Interpretation nicht unumstritten, und zweitens muss man „messen“ weiter fassen, es kommt nämlich nicht darauf an, dass in einem Labor-Experiment etwas gemessen wird, sondern es kommt darauf an, ob das Photon mit irgendeinem anderen Objekt in Wechselwirkung war, und dann ist es kein unbestimmtes Objekt mehr, siehe Dekohärenz.

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Henry schrieb in Beitrag Nr. 1860-8:
----Ich glaube, ich verstehe jetzt, worauf Irena hinaus will, und wenn dem so ist, hat sie in bestimmter Weise Recht – und ihr redet aneinander vorbei. Die Erwähnung Feynmanns hat mich darauf gebracht. Er interpretiert den Weg des Lichtes durch die Spalten – das Doppelspaltexperiment – .....

Ich habe schon lange bemwerkt, worauf Irena hinaus will, und ich habe eben so oft versucht ihr zu erklären, dass diese detaillierte Betrachtung des Themas hier nicht erforderlich ist.

Dazu folgende Betrachtung:
Ich versuche zu sagen: Um mit dem Auto geradeaus zu fahren, muss ich das Lenkrad gerade halten. Dieses Wissen reicht für den Autofahrer.

Irena macht daraus:
Damit das Auto geradeaus fährt erfordert es die Interaktion zwischen den Augen des Fahrers über das Gehirn bis zu den Muskeln der Hände, die das Lenkrad halten. Danach erfolgt die Weiterleitung der Lenkkraft auf die Lenkachse, die die Position permanet durch die Hydraulik überwacht und die Stellung der lenkbaren Antriebsräder ausregelt.

Braucht der Autofahrer dieses Wissen?

Zurück zum Thema:
um fstzustellen, dass das Licht gerade aus läuft, muss ich nur meine Umwelt beobachten, ohne irgend welche Physikalischen Details uber Quanten zu kennen.
Irena schrieb:
Zitat:
vorher hat er beschrieben das wellenartige Verhalten der Teilchen auf atomare Ebene

Etwas ähnliches hatte ich auch erwähnt:
Zitat:
Die Beugungserscheinungen setzen für sichtbares Licht bei ca. 0,5 µm ein.
oder:
Zitat:
Jedes Photon für sich lauft geradlinig, von der Quelle bis zum Ziel, es verändert nur seine Bahn durch Wechselwirkung mit anderen Medien (Absorbtion, Reflexion etc)

Und genau dieses Doppelspaltexperiment ist letztendlich nichts anderes als die Wechselwirkung des Lichts mit anderen Medien, hier eben die Kanten des Doppelspaltes.

Für die allgemeine Betrachtung des Lichts, also geradlinige Ausbreitung und "c"=300 000 km/s reicht die Betrachtung in nicht Atomnahen Zuständen.

Irena hat, aus ihrer Betrachtung in der Quantenmechanik und dem Mikrokosmos heraus, vollkommen Recht, aber sie muss auch eingestehen, dass meine Denkansätze im Bereich der Betrachtung im makroskopischen Universum genau so richtig sind.
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Hans-m schrieb in Beitrag Nr. 1860-9:
Henry schrieb in Beitrag Nr. 1860-8:
----Ich glaube, ich verstehe jetzt, worauf Irena hinaus will, und wenn dem so ist, hat sie in bestimmter Weise Recht – und ihr redet aneinander vorbei. Die Erwähnung Feynmanns hat mich darauf gebracht. Er interpretiert den Weg des Lichtes durch die Spalten – das Doppelspaltexperiment – .....
[

Ich habe schon lange bemwerkt, worauf Irena hinaus will, und ich habe eben so oft versucht ihr zu erklären, dass diese detaillierte Betrachtung des Themas hier nicht erforderlich ist.



Zurück zum Thema:
um fstzustellen, dass das Licht gerade aus läuft, muss ich nur meine Umwelt beobachten, ohne irgend welche Physikalischen Details uber Quanten zu kennen.
Irena schrieb:
Zitat:
vorher hat er beschrieben das wellenartige Verhalten der Teilchen auf atomare Ebene

Etwas ähnliches hatte ich auch erwähnt:
Die Beugungserscheinungen setzen für sichtbares Licht bei ca. 0,5 µm ein.
oder:

Jedes Photon für sich lauft geradlinig, von der Quelle bis zum Ziel, es verändert nur seine Bahn durch Wechselwirkung mit anderen Medien (Absorbtion, Reflexion etc)

Und genau dieses Doppelspaltexperiment ist letztendlich nichts anderes als die Wechselwirkung des Lichts mit anderen Medien, hier eben die Kanten des Doppelspaltes.

Für die allgemeine Betrachtung des Lichts, also geradlinige Ausbreitung und "c"=300 000 km/s reicht die Betrachtung in nicht Atomnahen Zuständen.

Irena hat, aus ihrer Betrachtung in der Quantenmechanik und dem Mikrokosmos heraus, vollkommen Recht, aber sie muss auch eingestehen, dass meine Denkansätze im Bereich der Betrachtung im makroskopischen Universum genau so richtig sind.

Tja, Hans,

leider ist die Sache aber komplizierter, auch wenn Feymann umstritten ist: Die Interferenzen bleiben auf dem Schirm. Die Frage, was im Doppelspalt-Experiment auf dem Weg vom Spalt zum Schirm geschieht, ist tatsächlich nicht beantwortet. Man muss das vielleicht doch mal klar machen: Selbst wenn in Sekundenabständen nur jeweils ein einziges Photon durch den einen oder anderen Spalt wandert (es sind ja in diesem Experiment zwei Spalten), wird sich auf dem Schirm ein Interferenzmuster zeigen. Das ist nach der klassischen Physik vollkommen unmöglich, man müsste eine wolkenartige Verteilung auf dem Schirm erwarten, aber nein, es sind Streifen, und nicht zwei Streifen, was ja noch damit zu erklären wäre, dass die Photonen halt den direkten Weg von einem Spalt zum Hintergrund nehmen, nein, es ist ein eindeutiges Interferenzmuster, hell-dunkel Streifen wie bei einem Zebra. Wen das nicht verblüfft, der hat es nicht verstanden.

Henry
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@Henry
Zitat:
Nach der Wellen-Funktion kann das Photon vor der Messung an jedem x-beliebigen Ort sein, es ist nach der Heisenbergschen Unschärferelation vollkommen unbestimmt.
Sorry, aber Unschärferelation nicht die Unbestimmtheit des Ortes beschreibt. Sie beschreibt die Unmöglichkeit gleichzeitig scharf den Ort und den Impuls (oder anderen komplementären Eigenschaften) zu bestimmen. Wir können beides in bestimmen Toleranzgrenzen ermitteln. Wenn wir aber wollen exakt den Ort bestimmen, können wir keine Aussage über den Impuls machen. Und umgekehrt.
Man versucht es als zwei Seiten einer Münze zu erklären. Jedoch passend m. E. ist die Betrachtung der Erdkugel aus der All. Wenn man über Nordpol sich befindet, kann man den Südpol nicht sehen. Befindet man auf dem Äquator, sieht man beide aber eben unscharf. Fliegt man zu Südpol, verliert den Nordpol aus den Augen.
Zitat:
Aber erstens ist Feymann Alle-Wege-Interpretation nicht unumstritten,
Achs so?! Dann erbitte die Quelle. In Wiki (http://de.wikipedia.org/wiki/Richard_Feynman) schreibt man:
„Seine anschauliche Darstellung quantenfeldtheoretischer elementarer Wechselwirkungen durch Feynman-Diagramme ist heute ein De-facto-Standard“.
Zweitens spricht man nicht über Alle-Wege, man spricht über mögliche Wege. Es übereinstimmt mit der Heisenbergsche Wellenfunktion des Teilchens.
Zitat:
und zweitens muss man „messen“ weiter fassen, es kommt nämlich nicht darauf an, dass in einem Labor-Experiment etwas gemessen wird, sondern es kommt darauf an, ob das Photon mit irgendei-nem anderen Objekt in Wechselwirkung war,
genau das sage ich immer: die Welt wird nicht durch die Messungen erschafft – durch die Wechselwirkungen. Jedoch muss man auch die exakte Ausdrucksweise (zu der sie mindestens streben) der Physiker verstehen. Sie können nicht über alles sprechen. Sie sprechen über die Messungen und gehen davon aus, dass in die Messungen entdeckten Gesetzmäßigkeiten gelten in übrigen Welt.
Zitat:
und dann ist es kein unbestimmtes Objekt mehr, siehe Dekohärenz.
Doch. Nur in Augenblick der Wechselwirkung äußert sich das Teilchen. Es wird gezwungene Weise für einen von vielen möglichen Äußerungen entscheiden müssen. Was weiter mit dem passiert, entzieht unserer Beobachtung genauso wie es vor die Wechselwirkung war.
Die Tatsache, dass ein Punkt auf der Platte den Aufprall des Photons markiert und hält es für die Zukunft fest, bedeutet nicht, dass da sich ein Photon versteckt hat. Er hat mit einem Elektron kollidiert, seine Energie erhöht. Das Elektron beinhaltet KEIN Photon. Dadurch auch sein Verhalten in weiteren fortlaufenden Wechselwirkungen der atomaren Umwelt geändert. Diese Änderung nehmen wir wahr wie ein Punkt auf der Messplatte.
Man kann es als Dekohärenz verstehen. Ich allerdings favorisiere die Faktenentstehung. Beide wie-dersprechen sich nicht. Sie versuchen jeweils auf andere Weise uns die Vorgänge zu vermitteln

Beitrag zuletzt bearbeitet von Irena am 03.01.2012 um 13:44 Uhr.
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@Hans-M
Zitat:
Dazu folgende Betrachtung:
Ich versuche zu sagen: Um mit dem Auto geradeaus zu fahren, muss ich das Lenkrad gerade halten. Dieses Wissen reicht für den Autofahrer.

Irena macht daraus:
Damit das Auto geradeaus fährt erfordert es die Interaktion zwischen den Augen des Fahrers über das Gehirn bis zu den Muskeln der Hände, die das Lenkrad halten. Danach erfolgt die Weiterleitung der Lenkkraft auf die Lenkachse, die die Position permanet durch die Hydraulik überwacht und die Stellung der lenkbaren Antriebsräder ausbegelt.
Nein, es ist nicht zutreffend. Ich modifiziere dein Beispiel. Du bist behindert (sagen wir, etwas ungebildet in Fragen der Quantenmechanik) und kannst mit deinem Auto nur gerade fahren. Daraus machst du Schlussfolgerung: Das Auto grundsätzlich kann nur gerade fahren. Und argumentierst mit deinem Fahrverhalten. Vergiss bitte nicht, woher entstammt diese Diskussion, wenn du mit einem Photon „fahren“ wolltest und aus seiner Sicht die Welt beobachten.
Zitat:
Und genau dieses Doppelspaltexperiment ist letztendlich nichts anderes als die Wechselwirkung des Lichts mit anderen Medien, hier eben die Kanten des Doppelspaltes.
Eben nicht. Höchstens kann man sagen, dass das Photon beobachtet die Spalten und erschließt darauf sich als Welle zu zeigen. Wenn er „beobachtet“ den Detektor, der hinter dem Spalt lauert (da der Trennwand ist für ihn „durchsichtlich“), entscheidet er nur für einen Spalt und zeigt sich als Teilchen. Obwohl beide Spalten geöffnet waren!
Zitat:
dass meine Denkansätze im Bereich der Betrachtung im makroskopischen Universum genau so richtig sind
Ich sehe nicht an, dass deine Denkansätze das makrokosmische Universum betreffen, wenn du in die Rolle eines Photons schlüpfen willst
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Beitrag-Nr. 1860-11
03.01.2012 13:36

Irena,

aber ebenfalls sorry, Zitat eins: nach Heisenberg ist eine Größe vollkommen unbestimmt, wenn die referierende Größe vollkommen bestimmt ist (z. B. Ort und Geschwindigkeit). Die Geschwindigkeit eines Photons ist aber vollkommen bestimmt, sie ist nämlich c, folglich ist der Ort vollkommen unbestimmt.

Zitat zwei: Das angeführte Feymann-Diagramm ist nicht seine AlLLE-MÖGLICHEN-Wege-Interpretation. Davon spricht Feynmann. http://de.wikipedia.org/wiki/Pfadintegral

Absorption: Die Erhöhung des Energiezustandes eines Elektron ist identisch mit der Aussage, es hat ein Photon absorbiert, es gibt dieses Photon wieder ab, wenn es seinen Energieszustand wieder verringert. Siehe dazu: http://www.peter-junglas.de/fh/vorlesungen/physik2/...

Henry
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Hallo zusammen,
jetzt habe ich einen Beitrag verfasst und in der Zwischenzeit seit ihr hier schon fleißig am debattieren.
Egal, ich kopiere meinen Beitrag einfach ohne die eurigen zu lesen. Mach ich später.

Was ist Licht?

Licht ist Energie E=h*f
Energie ist Materie E=mc2
Licht entsteht aus Materie und wird zu Materie, was sollte Licht also anderes sein als Materie?
Aber was ist Materie? Daas mag man sich am besten am Beispiel des Lichtes verdeutlichen. :-)

Der Welle-Teilchen-Dualismus

Eine Welle im klassischen Sinn existiert nicht. Eine Wasserwelle z.B. ist nur eine Beschreibung der Wasseroberfläche.
Ein Teilchen im klassischen Sinne ist etwas, was sich zu jedem Zeitpunkt an einem wohldefinierten Ort befindet und einen ebenso wohldefinierten Impuls trägt. In der Zeit beschreibt dann das Teilchen eine Bahn durch den Raum. So etwas gibt es ebenfalls nicht in unserem Universum.
Wenn jetzt behauptet wird, Licht sei mal eine Welle, mal ein Teilchen so heißt das: Licht ist etwas, was es nicht gibt. Auch die Formulierung icht verhalte sich wie eine Welle oder ein Teilchen heißt ebenfalls, es verhält sich wie etwas, was es nicht gibt.
Solcherlei Beschreibungen des Lichtes sind Versuche, sich die Quantenwelt klassisch zu erklären und zum Scheitern verurteilt.

Was wissen wir denn jetzt über das Licht?
Alles was wir beobachten. Und hier ist es m.E. wichtig zwischem dem, was wir tatsächlich beobachten und dem, was wir schlussfolgern klar zu unterscheiden, denn Schlussfolgerungen basieren oft wieder auf der klassischen Logik.

Wenn wir eine Taschenlampe einschalten dann beobachten wir ein sich erhellenden Reflektor und einen hellen Fleck auf der gegenüberliegenden Wand. Die Formulierung aber, dass sich das Licht von der Taschenlampe womöglich strahlenförmig durch den Raum zur Wand bewegt, ist eine Schlussfolgerung der klassischen Mechanik. Noch nie wurde so etwas beobachtet und Interferenzversuche zeigen, dass das so auch nicht der Fall sein kann.

Beschreiben wir den allseits bekannten Doppelspaltversuch und beschränken uns auf das was wirklich beobachtet werden kann:
Ein System (Laser) verliert Energie. Ein anderes System (Photoplatte) gewinnt Energie. Den ersten Vorgang nennen wir Emission, den zweiten Absorption. Weiterhin beobachten wir auf der Photoplatte ein sogenanntes Interferenzmuster.
Aus anderen Versuchen wissen wir, dass Emission und Absorption nicht kontinuierlich, sondern diskret von statten geht. Solche diskreten Einheiten nennen wir Photonen. Auch die Emission einzelner diskreter einheiten in zeitlicher Abfolge führen mit der Zeit zu einem Interferenzmuster.
Diese Beobachtungen legten seinerzeit die Vermutung nahe, Licht sei so etwas wie eine Wasserwelle. Es musste also ein Medium wie das Wasser her - der Äther war geboren, musste aber später durch Einsteins Klärung des photoelektrischen Effekts (siehe Henry‘s Beitrag) wieder zu Grabe getragen werden.
Wenn ein Photon nun aber keine Welle ist muss es nach klassischer Vorstellung ein Teilchen sein und somit den rechten oder den linken Spalt passiert haben, was wiederum keine Interferenz zulässt. Ein Dilemma, welches nicht dadurch gelöst werden kann indem man annimmt, das Licht sei einmal eine Welle, ein anderes mal ein Teilchen, wie‘s gerade so passt.

Dass das nicht sein kann zeigt der Quantenradierer:
Wie kann man überhaupt zu der Information gelangen, an welchem Spalt man ein Photon messen könnte ohne es zu absorbieren? Befestigen wir dazu vor jedem Spalt eine Polarisationsfolie jeweil um 90 Grad gedreht (links vertikal, rechts horizontal). So ist das Licht, welches ich am linken Spalt hätte messen können, vertikal polarisiert und am rechten Spalt horizontal. Es liegt also die Information über „den Weg des Photons“ vor. Ich könnte es z.B. abfragen indem ich zwischen Spalt und Photoplatte eine dritte Polarisationsfolie plaziere: horizontal ausgerichtet absorbiert es alles vertikal ausgerichtetes Licht und umgekehrt. Das Interferenzmuster verschwindet. Wichtig ist, dass die Interferenz auch verschwindet, wenn die Information „welcher Weg“ gar nicht abgefragt wird. Wichtig deshalb weil es zeigt, dass alleine die Möglichkeit der Informationsabfrage ausreicht und es nicht eines menschlichen Bewußtseins bedarf.

Es wird noch verrückter:
Jetzt geht‘s ans Radieren!
Halten wir ein Polfilter um 45 Grad gedreht zwichen Spalten und Photoplatte, so werden 50% der vertikal orientierten Photonen und 50 % der horizontal orientierten Photonen „durchgelassen“. Somit ist die Information über den Weg des Lichtes wieder gelöscht, lässt sich nicht mehr ermitteln und wie von Zauberhand stellt sich wieder ein Interferenzmuster ein.

Das lässt sich weder mit einem Teilchenbild noch mit einem Wellenbild in Einklang bringen.
Das Interferenzmuster hat nichts mit einer Welle im herkömlichen Sinne zu tun sondern mehr Ähnlichkeit mit einer Tortengrafik. Sie gibt die Wahrscheinlichkeit an, mit der ich an einem bestimmten Ort ein Photon messen kann, wobei das Interferenzmuster an sich schon eine Information darstellt die sich komplementär zur Information über den Weg des Photons verhält. Man kann nur eines von beiden wissen weil nie beides festgelegt ist.

Anton Zeilinger
Zitat:
Es stellt sich letztlich heraus, dass Information ein wesentlicher Grundbaustein der Welt ist.

mfg okotombrok
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Henry schrieb in Beitrag Nr. 1860-13:
aber ebenfalls sorry, Zitat eins: nach Heisenberg ist eine Größe vollkommen unbestimmt, wenn die referierende Größe vollkommen bestimmt ist (z. B. Ort und Geschwindigkeit). Die Geschwindigkeit eines Photons ist aber vollkommen bestimmt, sie ist nämlich c, folglich ist der Ort vollkommen unbestimmt.

Man spricht über komplementären (nicht referierenden!) Eigenschaften (nicht Größen!) eines Quantenobjekts. Die Geschwindigkeit ist keine davon.
Wir wissen nur, dass eine Information, die eine Quelle des Lichts ausgesendet hat, erreicht uns in bestimmte Zeit, die von dem abstand zur Quelle abhängig ist (c-Geschwindigkeit). Es ist aber keine Eigenschaft des Quantenobjektes Photon.

Zitat:
Zitat zwei: Das angeführte Feymann-Diagramm ist nicht seine AlLLE-MÖGLICHEN-Wege-Interpretation. Davon spricht Feynmann. http://de.wikipedia.org/wiki/Pfadintegral
Ich gratuliere dich, wenn du die Formeln , die in diesem Link aufgeführt worden sind, auch verstanden hast. Wenn du möchtest wirklich Feynmans Diagrammen verstehen, empfehle ich dir den Link: http://www.wernerschneider.de/grundl_d_tph/msm_feyn...
In Bezug auf unsere Diskussion, der mit Fragezeichen bezeichnete Bereich ist der Weg von Lichtquelle bis zum Emfänger.

Zitat:
Absorption: Die Erhöhung des Energiezustandes eines Elektron ist identisch mit der Aussage, es hat ein Photon absorbiert, es gibt dieses Photon wieder ab, wenn es seinen Energieszustand wieder verringert. Siehe dazu: http://www.peter-junglas.de/fh/vorlesungen/physik2/...

Es geht nirgendwo über dieses Photon.
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Beitrag-Nr. 1860-15
03.01.2012 14:31

Irena,

ist ja fein, wenn alle Begriffe geklärt sind. Impuls beinhaltet Geschwindigtkeit, und ansonsten kommt es auf die grundlegende Aussage an, der Ort ist vollkommen unbestimmt, wenn der (von mir aus auch Impuls) vollkommen bestimmt ist. Zu Feyman ist noch zu sagen, dass ich nicht behaupte, ihn vollkommen verstanden zu haben, sondern darauf hinweisen wollte, dass du etwas verwechselt hast.

Und das was soll das mit "diesem" Photon? Willst du es wirklich auf Wortklaubereien ankommen lassen? Hast du verstanden, was ich sagen wollte? Wenn ja, dann reicht das doch wohl. Ansonsten kann ich nur erkennen, dass es dir schwerfällt, mal kurz ok. zu sagen, auch wenn eine Sache dir mal nicht so genehm ist.

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Der Mensch lebt einmal. Dann nicht mehr.

(Donald Duck)
Beitrag zuletzt bearbeitet von Henry am 03.01.2012 um 15:13 Uhr.
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Zitat:
Wenn jetzt behauptet wird, Licht sei mal eine Welle, mal ein Teilchen so heißt das: Licht ist etwas, was es nicht gibt. Auch die Formulierung Licht verhalte sich wie eine Welle oder ein Teilchen heißt eben-falls, es verhält sich wie etwas, was es nicht gibt.
Solcherlei Beschreibungen des Lichtes sind Versuche, sich die Quantenwelt klassisch zu erklären und zum Scheitern verurteilt.
Doch, da bin ich etwas anderer Meinung. Ein Photon äußert sich entweder als eine Welle oder als ein Teilchen. Da gibt es nicht zu rütteln. Es ist experimentell nachgewiesen. Es hat doch mit klassischer Vorstellung nichts zu tun, wenn ich die Interferenzen oder Punkte feststelle.
Das, was klassische Vorstellung überstrapaziert, ist die Tatsache, dass man auf beiden Weisen – niemals aber gleichzeitig – sich äußern kann. Da in klassische Welt gibt es eine strenge Trennung zwischen Wellen und Partikeln. Mit der Verneinung sowohl der Welle als Teilchen sehe ich eine noch stärkere Verankerung in der klassischen Vorstellung, die keiner Welle sich als Teilchen verhalten erlaubt und verkehrt. Dann eben keine davon, las eine Teilchenwelle, bzw. ein Wellenteilchen - ein bizares Wesen - zuzulassen.

DA wir unsere Erkenntnisse auf vorige knüpfen, ist esh öhstens hilfreich eine klassische Welle oder ein gegenstand zu kennen. Sie geben uns Anhaltspunkte für die neue Vorstellung. Mit der Verneinung denen nimmst du jegliche Fundament für das Verständnis. Auch die Hochmathematik begann von dem Apfelzählen.
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@Irena,

Mir sind die Quantenmechanischen Vorgänge durchaus bekannt und ich stelle auch das Doppelspaltexperiment nicht in Frage.
Das sind alles Dinge, über die ich auch schon vorher erfahren habe.
Dieser Thread befasst sich auch hauptsächslich um diese Ereignisse, was ich auch OK finde.

Aber in Makroskopischen Dimensionen ist sind meine Aussagen doch richtig.

Meine Frage konnte daher niemand verneinen
Zitat:
Dann mach bitte folgende Aussage:
Läuft das Licht geradlinig, z.B von einem Stern in unser Auge?
legt das Licht in 1 Sek ca 300 000 km zurück?
läuft das Licht ungehindert weiter, falls es nicht in Wechselwirkung mit anderen Objekten gerät?
Sind diese Aussagen denn falsch?

Irena schrieb:
Zitat:
Höchstens kann man sagen, dass das Photon beobachtet die Spalten und erschließt darauf sich als Welle zu zeigen.
Es bedarf ja nicht der Berührung, sondern lediglich der Annäherung auf etwa Wellenlänge der Strahlung damit es zur Wechselwirkung kommt.
siehe auch
Zitat:
Der Grenzwert für D ist erreicht, wenn das Loch die Größenordnung der Strahlungswellenlänge erreicht (siehe unten). Die Beugungserscheinungen setzen für sichtbares Licht bei ca. 0,5 µm ein.
http://de.wikipedia.org/wiki/Camera_obscura

übrigens Okotombrok´s Beitrag-Nr. 1860-14 ist eine gute Beschreibung
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Wer jung ist, meint, er müsste die Welt retten :smiley8:
Der Erfahrene erkennt, dass er nicht alle Probleme lösen kann
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Henry schrieb in Beitrag Nr. 1860-16:
Und das was soll das mit "diesem" Photon? Willst du es wirklich auf Wortklaubereien ankommen lassen? Hast du verstanden, was ich sagen wollte? Wenn ja, dann reicht das doch wohl.
Entschuldigung, was reicht? Mit diesem Photon druckst du ganz klassische Sichtweise aus. Es mag sein, dass es von dir ein Versehen wahr, aber unsere Diskussion macht besonders empfindlich auf solche Art Fehler.
Zitat:
Ansonsten kann ich nur erkennen, dass es dir schwerfällt, mal kurz ok. zu sagen, auch wenn eine Sache dir mal nicht so genehm ist
Es ist ja komisch. Welche Sache ist mir nicht genehm?

Alle machen Fehler. Versehentliche oder durch Unwissen. Ich auch. Jedoch habe ich anderen Umgang mit meinen Verfehlungen: zum Kenntnis nehmen und in Zukunft vermeiden.
Und zweitens, es ist hier kein Kindergarten, wo man loben muss, wenn das Kind richtig geantwortet hat. Wir sind auf Fehler konzentriert.
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Stueps schrieb in Beitrag Nr. 1860-7:
Kannst du eine konkrete Empfehlung abgeben? Danke im Voraus!

Gerne, Stueps,

Anton Zeilinger
"Einsteins Spuk"
Goldmannverlag ISBN 978-3-442-15435-7
und
"Einsteins Schleier"
Goldmannverlag ISBN 3-442-15302-6

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