Adresa
:
[go:
nahoru
,
domu
]
Zum Inhalt springen
Hauptmenü
Hauptmenü
In die Seitenleiste verschieben
versteken
Navigatschoon
Hööftsiet
Över Wikipedia
Ik bruuk Hülp
Artikels na Alphabet
Ne’en Artikel schrieven
Tofällige Siet
Mitmaken
Hülp
Wikipedia-Portal
Toletzt ännert
Kuntakt
Impressum
Söken
Söken
Erscheinungsbild
Brukerkonto inrichten
Anmellen
Persönliche Warktüüch
Brukerkonto inrichten
Anmellen
Seiten für abgemeldete Benutzer
Weitere Informationen
Bidrääg
Diskuschoon
Ännern vun
Photon
Spraaken tofögen
Siet
Diskuschoon
Plattdüütsch
Lesen
Ännern
Bornkood ännern
Historie bekieken
Warktüüch
Warktüüch
In die Seitenleiste verschieben
versteken
Aktionen
Lesen
Ännern
Bornkood ännern
Historie bekieken
Allmeen
Wat linkt na disse Siet
Ännern an linkt Sieden
Hoochladen
Sünnerliche Sieden
Siedeninformatschonen
Gekürzte URL abrufen
QR-Code runterladen
Wikidata Saak
In anner Projekten
Erscheinungsbild
In die Seitenleiste verschieben
versteken
Wohrschau:
Du bist nich anmeld. Dien IP adress ward publik makt wenn Du irgendwat ännerst. Wenn du di
anmeldst
oder
een Bruukerkonto
anleggst, ward dien Ännern to dien Bruukernaam toschreven, neevst anner Vördeelen.
Antispam-Kuntrull. Hier
nix
indragen!
Dat '''Photon''' (vun’t [[greeksche Spraak|gr.]]: φως ''phos'' „Licht“) is en [[Elementardeelken]] ut dat [[Standardmodell vun de Elementardeelkenphysik]], wat in dat Deelrebeet [[Quantenelektrodynamik]] studeert warrt. De Begreep ''Photon'' weer in’t Johr 1926 vun den US-amerikaanschen Chemiker [[Gilbert Newton Lewis]] prägt, de dat Woort för de elementar Anregen ([[Quant]]) vun dat quantiseerte [[Elektromagneetsch Feld|elektromagneetsche Feld]] bruken de, d. h. för de lüttste mögliche Ünnerdelen vun elektromagneetsch Energie. Een kann sik dat vörstellen as de „Bostenen“ vun de elektromagneetsche Strahlen, jüst so as „Lichtdeelken“. Blots, dat een dorbi nich vergeten dröff, dat all bewegte Elementardeelken ok de Egenschoppen vun [[Bülg (Physik)|Bülgen]] hebbt. Dat gellt ok för dat Photon. Man snackt hier vun den [[Bülgen-Deelken-Dualismus]]. == Teken == In’t Allgemeen warrt för dat Photon de greeksch Bookstaav γ ([[Gamma]]) bruukt, man in de [[Hoochenergiephysik]] is dit Teken al besett för de hoochenergeetschen Photonen vun de [[Gammastrahlen]] (Gamma-Quanten). De [[Röntgenstrahlen|Röntgenphotonen]], de ok in dit Energierebeet liggen doot, warrt denn mit ''X'' betekent. In’t engelsche seggt man ok ''X-Ray'' för disse Oort vun Strahlen. Bannig faken warrt en Photon ok dör de Energie dorstellt, de dor binnen is, as <math>h \, \nu</math> oder <math>\hbar \omega</math>. <math>\, h</math> stellt dorbi dat [[Plancksche Wirkungsquantum]] dor un <math>\, \nu</math> de [[Frequenz]] vun dat Licht. Bi de tweeten Schrievoort staht <math>\hbar = h / (2 \pi)</math> un <math>\, \omega = 2 \pi \nu</math> för de [[Kreisfrequenz]]. == Egenschoppen == All elektromagneetsch Strahlen is in Photonen [[Quantiseeren|quantiseert]], wat dat nu [[Radiobülg]]en, [[Licht]] oder ok [[Gammastrahlen]] is. Dat bedüüt, dat de lüttste Mengde vun elektromagneetsch Strahlen, egal wat vun Frequenz, opletzt en Photon is. Photonen hebbt en natürlich Levensduer ahn End, man, se künnt en en grote Tall vun physikaalsch Vörgäng tonicht maakt oder nee tüügt warrn. De böverste Massegrenz, de in Experimenten bestimmt un allgemeen acht worrn is, liggt bi ruchweg 10<sup>−47</sup> kg<ref>[http://pdg.lbl.gov/2005/listings/s000.pdf Particle Data Group]</ref>. En free Photon steiht nienich still, man bewegt sik jümmer mit [[Lichtsnelligkeit]]. Dat bedüüt togliek, dat dat Photon keen [[Rohmasse]] hebben kann. In optische [[Medium (Physik)|Medien]] warrt de Lichtsnelligkeit in’n Vergliek to de [[Vakuumlichtsnelligkeit]] lütter vun wegen de Wesselwirken vun de Photonen mit de ümgeven Mateer. Photonen wesselwirkt na de [[Allgemeen Relativitätstheorie|Allgemenen Relativitätstheorie]] mit de [[Gravitatschoon]], wieldat se Energie bargt. === Tügen un Nawiesen === Photonen laat sik op verscheden Oort un Wies tügen, sünners aver dör Övergäng („[[Quantensprung|Quantensprüng]]“) vun [[Elektron]]en twüschen ünnerscheedliche Tostännen (to’n Bispeel verscheden Atom- oder Molekül[[orbital]]en oder [[Bännermodell|Energiebänner]] in en [[Fastkörper]]). Ok bi Övergäng in’n [[Atomkarn]], Reakschonen bi de Deelken un [[Antideelken]] maakt warrt ([[Annihilatschoon]]) oder dör jichtenseen [[Fluktuatschoon]] in en elektromagneetsch Feld künnt Photonen tostannen kamen. To’n Nawiesen vun Photonenströöm künnt ü.a. [[Fotomultiplikater]]s, Fotoleiders oder Fotodioden bruukt warrn. [[Charge-coupled Device|CCDs]], [[Vidicon]]s, [[Position Sensitive Device|PSDs]], [[Quadrantendiood|Qudrantendioden]] oder Foto-Platten un -filmen warrt för de oortsoplösende Detekschoon vun Photonen insett. In’t Rebeet vun [[Infrarootstrahlen]] warrt ok [[Bolometer]]s insett. In’t Gammastrahlen-Rebeet is vör allen de [[Geigerteller]] to’n Nawies begäng. Fotomultiplikaters un [[Lawienenfotodiood|Avalanche-Fotodioden]] künnt ok to’n Enkeltphotonennawies in’t optische Rebeet bruukt warrn. Fotomultiplikaters hebbt dorbi allgemeen de sietere Düstertellverhollen, man Avalanche-Fotodioden künnt ok noch bi sietere Photonenenergien bit in’t IR-Rebeet insett warrn. === Masse === De Rohmasse vun en Photon warrt mit Null annahmen. To’n een gifft sik dat ut de Oort vun elektronmagneetsch Potential un to’n annern ut de Lichtsnelligkeit, mit de Photonen in’t [[Vakuum]] ünnerwegens sünd. * Wenn Photonen en Masse harrn, denn weer dat elektrische Potential keen [[Coulomb-Gesett|Coulomb-Potential]], man en [[Yukawa-Potential]]. Dat heet, dat [[Potential (Physik)|Potential]] vun en elektrisch Ladung weer mit en tosätzlich exponentiellen Term afdämpt. Butendem de en Photonenmasse dat Verhollen vun Magnetfeller ännern<ref>[http://www.desy.de/user/projects/Physics/ParticleAndNuclear/photon_mass.html What is the mass of a photon?]</ref>. In Experimenten künnen Afwieken as beschreven nich nawiest warrn, worut de opstunns gellenden Bövergrenzen för de Photonenmasse afleddt worrn sünd<ref>Particle Data Group, Egenschoppen vun’t Photon [http://pdg.web.cern.ch/pdg/2007/listings/s000.pdf PDF]</ref>. * Na de [[Speziell Relativitätstheorie|spezielle Relativitätstheorie]] is nich verlööft, dat en Deelken, dat en Rohmasse m<sub>0</sub> grötter as Null hett, an de Lichtsnelligkeit ''c''rankummt. Butendem gifft se ok de direkten mathemaatschen Nawies, dat sik Deelken ahn en Masse mit Lichtsnelligkeit bewegen doot. De relativistische Gesamtenergie ([[Hamiltonfunkschoon]]) vun en Deelken is: ::<math>H=\sqrt{(m_0 c^2)^2 + (pc)^2}</math> : In’n [[Hamilton-Formalismus]] is de Snelligkeit de [[Differentialreken|Afleiden]] vun de Hamiltonfunkschoon na den [[Generaliseert Koordinaat|generaliseerten Impuls]]. ::<math>v=\frac{\mathrm dE}{\mathrm dp}=\frac{p c^2}{\sqrt{(m_0 c^2)^2 + (pc)^2}} = c</math>, wobie hier för Photonen v=c sett worrn is. Disse Glieken gellt aver blots denn, wenn <math>m_0=0</math> is. Man, en Photon kann en [[relativistisch Masse]] toordent warrn, wieldat för de Energie vun en Photon jümmer :<math>\, E = h \nu</math> gellt. Över de Betehn vun de Energie to de Masse ''m'' = ''E''/''c''² folgt :<math>m=\frac{h \nu}{c^2}\,.</math> Disse Masse warrt as Möglichkeit interpreteert, massive Deelken to tügen. En Photon mit tohörig Mindstenergie kann t. B. bi Wesselwirken mit en Atomkarn över [[Poortügen]] en Poor vun Deelken un Antideelken tügen. === Spin === Bi’t Photon kann de [[Spin (Physik)|Spin]] vun wegen de fehlende Rohmasse ''blots'' parallel oder antiparallel to de ''Flaagricht'' orienteert wesen, wiel de Spin vun Elektronen jümmer parallel oder antiparallel to ''jichtenseen'' vörgeven Richt is<ref>[http://www.pro-physik.de/Phy/leadArticle.do?laid=10053 pro-physik.de] över ''Spin-Hall-Effekt nu ok mit Photonen''</ref>. Photonen sünd Spin-1-Deelken, also [[Boson]]en. Dormit künnt so veel Photonen as wüllt den sülven [[Quantenmechanik|quantenmechaanschen]] Tostand besetten, as dat to’n Bispeel in en [[Laser]] ümsett warrt. Photonen vermiddelt de elektromagneetsch Wesselwirken. Dat heet, dat sünd de Deelken, de annere Deelken verlööft, miteneen elektromagneetsch wesseltowirken. Wieldat de elektromagneetsch Wesselwirken en so nöömte [[Liektheorie]] is, tellt de Photonen to de [[Liekboson]]en. === Photonen in’t Vakuum === In’t Vakuum bewegt sik Photonen mit de Vakuumlichtsnelligkeit <math>c</math> = 299792458 ms<sup>−1</sup>. De [[Disperschoonsrelatschoon]], also de Afhangigkeit vun de Energie <math>E\,</math> vun de Frequenz <math>\nu</math> ([[Ny]]), is linear, un de Proportschonalitätskonstant is dat [[Plancksche Wirkungsquantum]] <math>h</math>, :<math>E = pc = h\nu\,.</math> Tallen, as se tyypscherwies in optische Spektren opduken doot, künnt as folgt utrekent warrn: :<math>E = \hbar \omega = (6{,}582\,119\,15 \cdot 10^{-16}\ \mathrm{eV \cdot s}) \cdot \omega</math> , ''E'' dorbi in eV ([[Elektronenvolt]]), w in s<sup>−1</sup>, 1 eV is ruchweg ω = 1,520 · 10<sup>15</sup> s<sup>−1</sup> :<math>E = h \cdot \nu = h \cdot c / \lambda = \left(1{,}239\,841\,939\ \mathrm eV\mu m\right) / \lambda</math> , ''E'' dorbi in eV (Elektronenvolt), λ in μm, 1 eV is ruchweg 1,240 μm = 1240 nm De Impuls <math>p</math> vun en Photon is dormit :<math>p=\frac{h \nu}{c}=\frac{h}{\lambda}\,.</math> === Photonen in’n Medium === In en Material wesselwirkt de Photonen mit jemehrn Ümkrink, worut sik verännerte Egenschoppen geevt. Dat Photon kann absorbeert warrn, wobi sien Energie aver natürlich nich verswinnen deit, man se geiht över in elementar Anregen ([[Quasideelken]]) vun’t Medium as [[Phonon]]en oder [[Exziton]]en. Möglich is ok, dat sik dat Photon dör dat Medium utbreden deit, to’n Bispeel as koppelt Phonon-Photon-Poor ([[Polariton]]). Disse elementaren Anregen hebbt normalerwies keen lineare Disperschoonsrelatschoon, un jemehr Utbredensnelligkeit is sieter as de Vakuumssnelligkeit bit rünner to blots wenige Meter in de Sekunn för sünnere Materialen. == Wesselwirken vun Photonen mit Materie == Photonen, de op Materie drapen doot, löst bi sünnere Energien verscheden Vörgäng ut. Nafolgend staht verscheden Vörgäng mit de Energierebeden, för de se relevant sünd: * ünner 1 eV blots Entwcikeln vun Warms ([[Warmsstrahlen]]), keen [[Ionisatschoon]] * 1 eV bit 100 keV [[Fotoeffekt]], * 50 keV bit 1 MeV [[Compton-Effekt]], * 1,022 bit 6 MeV [[Poorbilln (Physik)|Poorbilln]], * 2,18 bit 16 MeV [[Karnfotoeffekt]]. * högere Energien: [[Fotodesintegratschoon]] Disse Effekten drägt dorto bi, dat de Strahlen överhööft detekteeren sünd un sik sünnere Stoffen mit sünnere Effekten dör de [[Gammaspektroskopie]] nawiesen laat. == Historie vun’t Utforschen == Vun de Antike an geev dat ünnerscheedliche Vörstellen över de Natur vun’t Licht, de sik deelwies wedderspreken deen. In’t [[19. Johrhunnert]] stünnen Bülgen- un Deelkentheorien in Konkurrenz. Wiel vele Phänomenen as [[Interferenz (Physik)|Interferenz]]- oder [[Polarisatschoon]]svörgäng för de Bülgennatur vun’t Licht snackt hebbt, geev dat togliek ok Henwiesen op den Deelkencharakter. En histoorsch teemlich wichtig Experiment as Henwies op de deelkennatur vun’t Licht weer invt Johr 1887 de Beoachten vun’n [[Fotoelektrisch Effekt|fotoelektrischen Effekt]] dör [[Heinrich Hertz]] un [[Wilhelm Hallwachs]]. De Quantiseeren vun de elektromagneetschen Strahlen geiht opletzt torüch op de Verkloren vun de [[Swart Körper|Swatrkörperstrahlen]] dör [[Max Planck]] in’t Johr 1900 ([[Plancksch Strahlengesett]]). Planck sülvst hett sik aver nich de elektromagneetsche Strahlen an sik as quantiseert vörstellt, man he verkloor de Quantiseeren dormit, dat de Oszillaters in de Wannen vun de Swartkörperresonaters blots [[Diskrestheit|diskrete]] Energiemengden mit dat elektromagneetsch Feld uttuschen künnen. [[Albert Einstein]] beschreev 1905 in sien Publikatschoon to’n fotoelektrischen Effekt dat Licht as tohopensett ut Lichtquanten mit Partikelegenschoppen. För disse Arbeit is he 1921 mit den [[Nobelpries för Physik]] uttekent worrn. De formal Quantentheorie vun’t Licht weer erst af 1925 entwickelt, anfungen mit Arbeiten vun [[Max Born]], [[Pascual Jordan]] un [[Werner Heisenberg]]. De bit vundaag gellende Theorie vun de elektromagneetsch Strahlen, de ok de Lichtquanten beschrifft, de [[Quantenelektrodynamik]] (QED) geiht torüch op en Arbeit vun [[Paul Dirac]] vun 1927. Dorin beschrifft he de Wesselwirken vun quantiseert elektromagneetsch Strahlen mit en Atom. De QED weer in de 1940er Johren entwickelt un 1965 mit de Verlehen vun’n Nobelpries för Physik an [[Richard P. Feynman]], [[Julian Schwinger]] un [[Shinichiro Tomonaga]] acht. De Begreep ''Photon'' is 1926 dör den Chemiker [[Gilbert Newton Lewis]] prägt worrn. Man, he verstünn dorünner nich dat Lichtquant. He bruuk dat Woort in’n Tosamenhang vun en vun em vörslahn (aver allgemeen nich acht) Modell vun de Wesselwirken vun Atomen mit dat Licht. == Literatur == * Chandrasekhar Roychoudhuri, Rajarshi Roy: ''The nature of light: What is a photon?'' In: Optics and Photonics News 14 (2003), Nr. 10 SUPPL., S. 49–82 [http://www.osa-opn.org/abstract.cfm?URI=OPN-14-10-49], ISSN 1047-6938 * Harry Paul: ''Photonen: Eine Einführung in die Quantenoptik''. 2. Opl. Stuttgart: Teubner, 1999 (Teubner-StudienbücherPhysik). – ISBN 3-519-13222-2 * Klaus Hentschel: ''Einstein und die Lichtquantenhypothese''. Naturwissenschaftliche Rundschau 58(6), S. 311–319 (2005). – ISSN 0028-1050 * Liang-Cheng Tu, Jun Luo, George T. Gillies: ''The mass of the photon''. In: Reports on Progress in Physics 68 (2005), Nr. 1, S. 77–130. – doi:10.1088/0034-4885/68/1/R02 == Borns == <references /> == Websteden == * [http://www.weltderphysik.de/de/1487.php Welt der Physik] över de Bülgen-Deelken-Natur vun’t Licht * [http://www.hydrogenlab.de HydrogenLab] 3D Animatschonen vun atomar Övergäng: Absorpschoon un Emisschoon vun Photonen (halfklassisch) [[Kategorie:Elementardeelken]] [[Kategorie:Quantenphysik]] [[Kategorie:Optik]]
Grund för’t Ännern:
Mit't afspiekern stimmst Du de
Afspraak vun't Bruuk
to un makst dien Bidrag ünner de ni mehr torüggtreckbar'n Tostimmung publik ünner
CC BY-SA 4.0 Afspraak
un de
GFDL
. Du stimmst to, dat een Link oder URL is noog Toschrievung ünner de Creative Commons license.
Afbreken
Bearbeidenshülp
(apent sik in en nieg Finster)
In dieser Seite verwendete Wikidata-Objekte
Photon
: Websitelink, Beschreibung: nds
Disse Siet steiht in ene verstekene Kategorie:
Kategorie:Seiten, die magische ISBN-Links verwenden