Willkommen auf meinem Weblog / Welcome to my blog

Es startet die Entdeckungstour auf verschlungenen Pfaden zu unentdeckten physikalischen Forschungen und Themen, die sich ergebnislos im Gespräch befanden und deren Rätsel durch dieses Blog kaum gelöst, aber zumindest gemeinsam etwas bedacht und besprochen werden können. Was sonst noch als bedeutsam im Leben oder der Umgebung wahrgenommen wird, landet hier auch. Der Leser kann selber problemlos kommentieren - was als Feedback und Ergänzung der Artikel wünschenswert wäre.
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A short translation of the article in English You find at the end of the blog.

Dienstag, 4. Dezember 2012

Was ist ein Photon?

Die Bestandteile Elektromagnetischer Wellen werden als Photonen bezeichnet. Was allerdings ein Photon konkret und anschaulich ist, das bleibt oftmals unklar - so daß nachfolgend zumindest der Versuch unternommen werden soll, diesen Begriff näher zu erläutern. Das Thema befindet sich in der Diskussion und so sollen die nachfolgenden Aussagen nicht als etabliertes Wissen, sondern eher als Theorieskizze aufgefasst werden.

 Der Begriff Photon wird häufig gebraucht und dient wie andere Begriffe auch der Verständigung unter Menschen. Ein Begriff kann als Substantiv eine Vielzahl von Gegenständlichem und Nichtgegenständlichem bezeichnen, z.B. ein Ding etc. aber auch eine abstrakte Sache - z.B. Gedanke, Geist, Organisation - entsprechend gibt es den Begriff Photon über dessen Gegenständlichkeit oder Nichtgegenständlichkeit zu diskutieren wäre. Es geht in der Physik also nicht nur um Sachen, die man unmittelbar sehen und anfassen kann. Ich sehe das Photon als einen Vorgang, der einsetzt, wenn eine Auslenkung passiert, z.B. daß Elektronen auf ein anderes Energieniveau bewegt werden, d.h. ein Photon ist ein Impuls im Medium, wobei es auch ein Hinundherpendeln von Kraftwirkung und Entlastung sein kann.

Es gibt doch oftmals festgelegte Geschwindigkeiten aufgrund der vorhandenen Bedingungen, z.B. hat ein Wasserskiläufer eine Mindest- und Höchstgeschwindigkeit, entsprechend Flugzeuge. In einem Medium, z.B. Vakuum, könnte man es so sehen, daß bei einer Auslenkung ein Impuls durch das Medium läuft bis das Medium einen Freiraum findet, so dass es dorthin strömen kann, dann geht eine Entlastung den Weg zurück, so dass die auslenkende Apparatur sich weiter bewegen kann. Die Geschwindigkeiten der Impulsweiterleitung sind einfach als Bedingung festgelegt - wenn du einen Bleistift verschiebst, wird die Spitze nicht gleichzeitig zur schiebenden Ursache bewegt, sondern der Schiebeimpuls hat eine bestimmte Geschwindigkeit (vermutlich Schallgeschwindigkeit des Materials).

Es findet in einem Medium eine Auslenkung mit genügend großer Beschleunigung statt, die bei einer Schwingung ab einer Frequenz von 10 kHz erreicht wird.

Wie zuvor gesagt, wird es durch die Auslenkung oder auch Bewegung von Objekten oder auch Teilchen erzeugt - beim Schall wäre es eine Membran - bei elektromagnetischen Wellen zwischen 10^14 bis 10^15 Hz, die als Licht bezeichnet werden - handelt es sich um Elektronen, die sich in einer thermischen Schwingung mit der zuvor genannten Frequenz befinden und dabei eine entsprechend hohe Beschleunigung erfahren - so dass pro Beschleunigungsvorgang des ausgelenkten Elektrons mehrere Wellenzüge (Impulsfolgen), die als Photonen bezeichnet werden, emittiert werden.

Immer dort, wo eine Auslenkung geschieht, muß das raumfüllende Medium vor der auslenkenden Apparatur verdrängt werden, die pendelnden Impulse mit (vorwärts) Kraftübertragung und (zurück) Entlastung werden beim Licht als Photonen (oder auch Wellenzüge) bezeichnet. Das sind alles tagtägliche Erfahrungen in Menschenmengen, die durch einen Eingang wollen.

Ein solcher Kraftimpuls überwindet eine Strecke im Medium mit einer Geschwindigkeit, die dem Medium entspricht.

Wenn ein Objekt im Wasser schwimmt und eine sehr schnelle Welle trifft auf das Objekt, dann wird dieses bewegt.

Das Elektron wird meistens als Elementarteilchen angesehen - hat also Masse - insofern gibt es Massenträgheit.

Dass ein Photon kein Proton trifft, ist nicht gesagt - nur ein Elektron hat wesentlich weniger Masse - insofern wird es leichter bewegt und kann sich aus aus dem Materieverband lösen, so daß es als Spannungsstoß meßbar wird.

Kraft als Ursache von Beschleunigung und damit Bewegung, wenn Freigängigkeit vorhanden.

Es stehen ja sehr viele Elektronen in der Oberfläche einer Kathode zur Verfügung, die unterschiedliche Bewegungszustände im Materieverband haben, insofern wird jedes ankommende Photon schon ein Elektron finden welches es aus der oberfläche herausschlagen kann.

Erstmal kennt jeder einen Sonnenbrand - man weiß also, dass sich dort etwas Existierendes von der Lichtquelle zum Body bewegt hat. Meistens wird die Existenz von Photonen mit Hilfe von Photozellen gezeigt. Wobei die Energie umso größer ist, je größer die Frequenz ist - d.h. eine größere Beschleunigung bei der auslenkenden Apparatur führt zu einer höheren Energie der Photonen. Mit Hilfe von Photostrom und Gegenfeldmethoder kann unter Rechnung mit Hilfe des Planckschen Wirkungsquantums auf den diskreten Quantencharakter von Photonen geschlossen werden.

Es findet in einem Medium eine Auslenkung mit genügend großer Beschleunigung statt, die bei einer Schwingung ab einer Frequenz von 10 kHz erreicht wird.

Licht ist real, Lichtstrahlen ebenfalls - sehr kleine Bestandteile solcher Lichtstrahlen werden Photonen genannt und sind damit auch real - allerdings kann der Begriffsinhalt "Photon", so wie er hier oder in der Fachliteratur beschrieben wird, unklar oder unzutreffend sein, d.h. man beschreibt unter Verwendung des Begriffes "Photon" etwas Reales, doch die Beschreibung kann Mängel haben.

Wie gesagt, kommt es in der Modellvorstellung, die mich überzeugt, auf die Beschleunigung an - die ausreichende Beschleunigung wird bei der Frequenz 10^14-10^15 Hz der lichterzeugenden Apparatur (hin und her schwingendes Elektron) bereits bei einer sehr kleinen Amplitude erzeugt - so dass diese nicht extra erwähnt wird.

Strahlt ruhende Materie eigenes Licht aus, dann hat sie eine entsprechend hohe Temperatur - deren Ursache thermische Schwingungen in der Materie sind - dabei scheint es unterschiedliche Frequenzen zu geben, die dann das Farbspektrum ergeben. In meiner Vorstellungswelt benutze ich den Begriff "Resonanzkörper" nicht - das überlasse ich dir. Als Beschleunigung in einem Rechenbeispiel habe ich mal a=6,3165468*10^18 m/s² errechnet - siehe:

In der eigenen Modell-Vorstellung geht es um Anschaulichkeit und Nähe zur konkreten Erfahrungswelt. Ein Auslenkungsvorgang kann immer nur schrittweise erfolgen - denn wenn ein Gegenstand den Raum von anderen Gegenständen einnehmen soll, dann müssen diese Gegenstände erst geräumt sein - und ein solcher Räumungsvorgang kann nur schrittweise erfolgen - jeder einzelne Schritt wird meinerseits als "Photon" beschrieben. Aber solche Beschleunigung einer Vielzahl von Gegenständen hintereinander kannst du dir auch selber vorstellen. Vor dem momentan beschleunigenden Elektron als Ursache kommt es zu einer hin und her schwingenden Bewegung der Teile des Mediums.

Begriffe beziehen sich nicht nur auf Einzeldinge, sondern können auch Vorgänge umfassen, z.B. Tagesablauf, Urlaubsreise etc., d.h. solch ein Photon wäre Teil (einzelner Schritt) eines Beschleunigungsvorganges von Teilchen des Mediums.

Ohne eingeführte Begriffe ist keine Kommunikation möglich. Das wird dann eine ziemlich absurde Welt, wenn auf etablierte Begriffe verzichtet wird - der nächste verzichtet dann auf "Elektron" etc.

Das sind völlig andere Denkwelten, in denen wir uns befinden, d.h. wenn sich ein Begriff etabliert hat, dann habe ich absolut nicht das Bestreben ihn wegzumachen - du kannst ja ein anderes Modell der Lichterzeugung und Lichtübertragung beschreiben und Menschen überzeugen - allerdings sollte dann nicht der Begriff "Photon" angetastet werden.

Die Menschenwelt ist nicht nur die Welt der Objekte, die man sehen und anfassen kann, sondern umfaßt auch den geistigen Überbau um den Umgang mit der Natur möglich zu machen - d.h. du wendest geistige Instrumente an, um das reale Phänomen des Lichtes zu beschreiben und zu handhaben.

Kommentare:

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