Geschwindigkeit EM-Wellen Vakuum Energie Medium Photon Mediums

Vakuum-Materie-Vakuum

Von: , Frage gestellt am Do, 29. Apr 2004

Hi Physiker,

gestern bin ich von einem Nachbarjungen mit folgender Frage auf dem linken Fuß erwischt worden.

Ein Photon bewegt sich im Vakuum mit C und trifft auf ein für ihn transparentes Medium.
In diesem Medium hat es nun eine Geschwindigkeit von C/Brechungsindex.
Irgendwann tritt es wieder aus dem Medium aus und bewegt sich wieder mit C.
Frage nun:
Da das Photon an der Grenze Vakuum/Medium abgebremst wird, müßte es doch Energie abgeben, die es wieder erhält, wenn es an der Grenze Medium/Vakuum das Medium wieder verläßt.

Wie läuft diese Energieabgabe bzw. -aufnahem ab, die Zeiten müßten doch ziemlich kurz sein, in denen das passiert und die 'Energiedichten' entsprechend hoch. Oder begehe ich da einen fulminanten Denkfehler?!

Gandalf

9 Antworten zu dieser Frage

1. Antwort von nach 31 Minuten 0 hilfreich

   Re: Vakuum-Materie-Vakuum

   Hallo, Da das Photon an der Grenze Vakuum/Medium abgebremst wird,
   müßte es doch Energie abgeben, die es wieder erhält, wenn es
   an der Grenze Medium/Vakuum das Medium wieder verläßt.
   die Energie bleibt gleich, daher muss keine abgegeben/aufgenommen werden.
   
   Lediglich die Ausbreitungsgeschwindigkeit ist nicht allein eine Funktion der Energie, sondern auch des Brechungsindex.
   
   --
   PHvL
   

   • Antwort von nach 33 Minuten 0 hilfreich

     Re^2: Vakuum-Materie-Vakuum

     Hallo, Lediglich die Ausbreitungsgeschwindigkeit ist nicht allein
     eine Funktion der Energie, sondern auch des Brechungsindex.
     um Verwirrung zu vermeiden. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit eines Photons in Abh"angigkeit der Energie ist nat"urlich eine sehr langweilige Funktion, weil konstant.
     
     --
     PHvL
     

   • Antwort von nach 50 Minuten 0 hilfreich

     Re^2: Vakuum-Materie-Vakuum

     Hallo Philipp,
     Lediglich die Ausbreitungsgeschwindigkeit ist nicht allein
     eine Funktion der Energie, sondern auch des Brechungsindex.
     läßt sich das (in Prosa ;-) ) für einen halbwegs physikkennenden Menschen erklären?
     Wechselwirkt das Photon irgendwie mit dem Medium?
     Ich muß das dem Nachbarjungen irgendwie verklickern.
     
     Gandalf
     

2. Antwort von nach einer Stunde 4 hilfreich

   Re: Vakuum-Materie-Vakuum

   Hallo Gandalf, Wie läuft diese Energieabgabe bzw. -aufnahem ab, die Zeiten
   müßten doch ziemlich kurz sein, in denen das passiert und
   die 'Energiedichten' entsprechend hoch. Oder begehe ich da einen
   fulminanten Denkfehler?!
   Sozusagen. Die Energie eines Photons ist gegeben durch E=h*f
   hängt also nicht die Bohne von der Geschwindigkeit ab,
   sondern nur von der Frequenz und die ändert sich auch nicht
   beim Durchgang durch ein Medium. Ergo wird weder Energie
   abgeben noch aufgenommen.
   
   Alles klar?
   
   Gruß
   Oliver
   

   • Antwort von nach einer Stunde 2 hilfreich

     Re^2: *mitderhandvordenkopfklatsch*

     Hallo Oliver, Alles klar?
     jau.
     Manchmal klappts eben nicht mit dem Denken ;-)
     
     Danke
     
     Gandalf
     

   • Antwort von nach 3 Stunden 0 hilfreich

     Re^2: trotzdem noch ne Frage

     Hallo Oliver,
     jetzt glaubte ich, es verstanden zu haben, aber eine Sache ist mir noch immer nicht klar.
     Warum ist ein Photon in Materie langsamer als im Vakuum?
     Wenn es irgend welche Wechselwirkungen sind, warum wird es nicht immer langsamer?
     
     Gandalf
     

     • Antwort von nach 3 Stunden 2 hilfreich

       jetzt wirds wieder quantenmechanisch

       Hi,
       
       das Problem ist, daß Du Dir das Photon nicht wie eine Erbse vorstellen darfst, die sich durch das Glas müht.
       Es läuft darauf hinaus, daß das Photon immer und immer wieder absorbiert und nach einer kurzen Verzögerung ein "anderes" wieder emittiert wird.
       
       Ein Photon hat allerdings keine Identität: Es kann immer durch ein anderes ersetzt werden, ohne daß man den Unterschied merkt. Das ist prinzipiell un-unterscheidbar.Ein einzelnes Photon kann man nicht verfolgen und beim Flug durch das Glas beobachten. Diese Vorstellung ist falsch.
       
       Man darf nicht vergessen, daß es sich ja auch immer gleichzeitig um Wellen handelt, wobei die Amplitude der Welle nur etwas über die Wahrscheinlichkeit des Vorkommens irgendeines Photons aussagt.
       
       In Vorwärtsrichtung gibt es eine konstruktive Interferenz, in allen anderen Richtungen mittelt sich die wiederausgesandte Welle heraus. Die Welle ist im Medium gestaucht.
       
       Gruß
       Moriarty [Bei dieser Antwort wurde das Vollzitat nachträglich automatisiert entfernt]
       

     • Antwort von nach 4 Stunden 4 hilfreich

       Re^3: trotzdem noch ne Frage

       Hallo Gandalf, Warum ist ein Photon in Materie langsamer als im Vakuum?
       Also, die Sache kann man auf zwei Weisen erklären:
       
       Im Wellenbild:
       Trifft die em-Welle auf Materie werden die Atome zur
       Dipolschwingung angeregt, wodurch - phasenverzögert -
       wiederum em-Wellen, sog. Sekundärwellen, abgestrahlt werden.
       Die Sekundärwellen überlagern sich mit der Primärwelle zu
       einer Gesamtwelle, die allerdings aufgrund der
       Phasenverzögerung der Sekundärwellen langsamer propagiert.
       
       Im Teilchenbild:
       Hier wird das Photon von den Atomen des Mediums immer wieder
       absorbiert und anschließend nach einer gewissen Verzögerung
       wieder emittiert. Durch diese Zwischenstopps ist die
       durchschnittsgeschwindigkeit des Photons dann natürlich
       kleiner als im Vakuum.
       
       Gruß
       Oliver
       

     • Antwort von nach 18 Stunden 1 hilfreich

       Re^3: Klick Klick

       Danke ihr zwei,
       
       dann werd ich mich mal ins Abenteuer stürzen und den Jung versuchen zu verklickern, was ihr mir hier verklickert habt.
       
       Gandalf
       

Keine passende Antwort gefunden? Jetzt eigene Frage stellen!