Moin,
wenn eine elektromagnetische Welle, z.B. Licht, in ein Medium, z.B. Glas eintritt, ändert sich bekanntlich die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Welle. Aber was passiert mit der Frequenz, bleibt die konstant? Ist die Frequenz immer konstant? Warum?
Danke,
Vladimir
Hallo!
wenn eine elektromagnetische Welle, z.B. Licht, in ein Medium,
z.B. Glas eintritt, ändert sich bekanntlich die
Ausbreitungsgeschwindigkeit der Welle. Aber was passiert mit
der Frequenz, bleibt die konstant? Ist die Frequenz immer
konstant? Warum?
Ja, die Frequenz bleibt konstant. Warum? Stell Dir den Grenzbereich vor: Aus der Luft kommen an der Glasoberfläche in einer gewissen Zeiteinheit 1000 Wellenberge an. Ein paar Mikrometer weiter, im Glasinneren, müssen natürlich diese 1000 Wellenberge irgendwie ankommen. Was soll auch sonst mit ihnen passieren? Das bedeutet: Wenn die Frequenz gleich bleibt und sich die Ausbreitungsgeschwindigkeit ändert, dann muss sich die Wellenlänge ändern. Und genau das ist der Fall.
Michael
Ja, die Frequenz bleibt konstant.
Ist das wirklich so ?
Wenn die Welle aus dem Glas austritt ist sie wieder
normal (lang ?).
Könnte es nicht auch so sein, daß innerhalb des Glases
durch die „Brechung“ der Weg der Welle größer ist
(etwa im „zick-zack“)und die Ausbreitungsgeschwindigkeit
nur scheinbar langsamer ?
Gibt es genaue Untersuchungen darüber was innerhalb des
Glases (Mediums) ganau passiert ?
Jedenfalls besteht ein unmittelbarer Zusammenhang
zwischen dem „Brechungswinkel“ des Mediums und der
scheinbaren Ausbreitungsgeschwindigkeitsänderung darin.
(ein furchtbar langes Wort !)
Ich denke der Weg ist einfach länger als direkt von
A nach B.
Gruß VIKTOR
Hallo,
Denk mal an Licht als Teilchen. Ein Photon kann nicht beim Eintritt in ein Medium seine Energie verlieren und beim Austritt wieder zurückbekommen. Und die Energie ist proportional zur Frequenz.
Gruß
loderunner
Hallo Vladimir,
die Energie W einer elektromagnetischen Welle steckt in ihrer Frequenz f:
W = h * f
dabei ist h das Planksche Wirkungsquantum, h = 6.626*10^(-34) Js
Da eine elektromagnetische Welle in optisch durchlässigen Medien weder Energie verliert noch dazugewinnt, bleibt die Energie der Welle und somit deren Frequenz konstant.
MfG Daniel
[Bei dieser Antwort wurde das Vollzitat nachträglich automatisiert entfernt]
Hallo,
Denk mal an Licht als Teilchen. Ein Photon kann nicht beim
Eintritt in ein Medium seine Energie verlieren und beim
Austritt wieder zurückbekommen. Und die Energie ist
proportional zur Frequenz.
Was hat Deine Feststellung mit meiner Einlassung zu tun ?
Gruß VIKTOR
Eine ganze Menge. Die Feststellung, dass sich die Energie der Welle nicht ändert gepaart mit der Feststellung, dass die Energie einer elektromagnetischen Welle proportional zu ihrer Frequenz ist, führt unweigerlich zu der Feststellung, dass sich die Frequenz eben dieser Welle nicht ändert. Und diesen Sachverhalt zu klären war Gegenstand deiner Einlassung.
Frohe Ostern,
Daniel
[Bei dieser Antwort wurde das Vollzitat nachträglich automatisiert entfernt]
Hallo Daniel,
vielleicht ist da etwas mißverständlich rüber gekommen.
Deine Feststellungen sind ja nicht strittig.
Ich war nur eingegangen auf die Einlassung von Michael,
welcher meinte, daß die „Wellenlänge“ im Medium sich
ändern müßte wenn die Geschwindigkeit im Medium bei
gleichbleibender Frequenz sich ändert.
Ich habe da eine eigene Vorstellung vorgetragen.
Lies dort noch mal nach.
Gruß VIKTOR
Hallo VIKTOR,
vollkommen unstrittig dürfte doch sein, dass
die „Wellenlänge“ im Medium sich
ändern müßte wenn die Geschwindigkeit im Medium bei
gleichbleibender Frequenz sich ändert.
Bei elektromagnetischen Wellen gilt folgender Zusammenhang zwischen Ausbreitungsgeschwindigkeit c, Frequenz f und Wellenlänge l:
c = f*l
Unter der Vorraussetzung, dass die Frequenz konstant bleibt, ändert sich die Wellenlänge proportional zur Geschwindigkeit. Was ist daran unklar?
MfG Daniel
[Bei dieser Antwort wurde das Vollzitat nachträglich automatisiert entfernt]
Hallo Daniel,
daran ist garnix unklar -war aber nicht meine Einlassung
Mußt halt wirklich mal lesen was ich geschrieben habe.
Gruß VIKTOR
Bei elektromagnetischen Wellen gilt folgender Zusammenhang
zwischen Ausbreitungsgeschwindigkeit c, Frequenz f und
Wellenlänge l:c = f*l
Unter der Vorraussetzung, dass die Frequenz konstant bleibt,
ändert sich die Wellenlänge proportional zur Geschwindigkeit.
Was ist daran unklar?Hallo Daniel,
daran ist garnix unklar -war aber nicht meine Einlassung
Mußt halt wirklich mal lesen was ich geschrieben habe.
Gruß VIKTOR
Hallo Viktor,
das habe ich. du hast geschrieben:
Ich war nur eingegangen auf die Einlassung von Michael,
welcher meinte, daß die „Wellenlänge“ im Medium sich
ändern müßte wenn die Geschwindigkeit im Medium bei
gleichbleibender Frequenz sich ändert.
Ich habe da eine eigene Vorstellung vorgetragen.
Diese „eigene Vorstellung“ war:
Könnte es nicht auch so sein, daß innerhalb des Glases
durch die „Brechung“ der Weg der Welle größer ist
(etwa im „zick-zack“)und die Ausbreitungsgeschwindigkeit
nur scheinbar langsamer ?
Gibt es genaue Untersuchungen darüber was innerhalb des
Glases (Mediums) ganau passiert ?
Jedenfalls besteht ein unmittelbarer Zusammenhang
zwischen dem „Brechungswinkel“ des Mediums und der
scheinbaren Ausbreitungsgeschwindigkeitsänderung darin.
(ein furchtbar langes Wort !)
Ich denke der Weg ist einfach länger als direkt von
A nach B.
Diese Vorstellung kann nicht den physikalischen Tatsachen entsprechen. Den Grund dafür hat Michael mit seiner Energiebetrachtung geliefert:
Denk mal an Licht als Teilchen. Ein Photon kann nicht beim Eintritt in :ein Medium seine Energie verlieren und beim Austritt wieder :zurückbekommen. Und die Energie ist proportional zur Frequenz.
Da du anscheinend nicht in der Lage warst, Michaels Feststellung mit deiner Einlassung in Verbindung zu bringen, habe ich versucht, diesen Zusammenhang zu erläutern.
MfG Daniel
P.S. Weitere Informationen zur Brechung hier:
http://de.wikipedia.org/wiki/Brechung_%28Physik%29
Hallo Daniel,
meine Vorstellungen gehen davon aus (so auch meine
Kenntnisse) daß sowohl Deine als auch Michaels Angaben
nicht strittig sind.
Ich habe nur die Überlegung angestellt, ob nicht
zwischen Lichtgeschwindigkeit im Medium und der
Ausbreitungsgeschwindigkeit (v=c/n)ein Unterschied
besteht.Wenn dem so wäre würden Die Energiebetrachtungen
von Michael überhaupt nicht berührt.
Meine Frage ist also nach wie vor:
Weiß man -oder gibt es Experimente hierzu- wie die
„Lichtquanten“ sich innerhalb des Mediums bewegen ?
Wird der Weg der Photonen eventuell durch wechselnde
Brechung im Kristallgitter (oder sonst wie) des
Mediums um den Faktor n vergrößert ?
Wenn also der Weg im Medium von A nach B durch die
molekulare Struktur um den Faktor n vergrößert würde
dann brauchte sich die Wellenlänge dort nicht ändern.
Und allein dies ist festgestellt nachdem der Licht-
strahl das Medium verlassen hat.
Gruß VIKTOR
Hallo,
Ich habe nur die Überlegung angestellt, ob nicht
zwischen Lichtgeschwindigkeit im Medium und der
Ausbreitungsgeschwindigkeit (v=c/n)ein Unterschied
besteht.Wenn dem so wäre würden Die Energiebetrachtungen
von Michael überhaupt nicht berührt.
Okay, sehe ich auch so.
Unabhängig von der Ausbreitungsgeschwindigkeit muss die Energie des Lichtes konstant bleiben oder abnehmen. Wenn aber die Energie beim Austritt die gleiche ist wie beim Eintritt, kann sie nicht zwischendurch geschwankt haben. Wenn die Frequenz nun konstant ist, gibt es entweder tatsächlich je nach Ausbreitungsgeschwindigkeit eine andere Wellenlänge oder Ausbreitungsgeschwindigkeit und Wellenlänge sind ebenfalls konstant, aber die zurückgelegte Strecke ist nicht die vermutetet. Und drittens gibt es noch die Möglichkeit, dass das austretende Photon gar nicht das gleiche ist wie das ins Medium eintretende und unterwegs stattfindende Interaktionen Zeit gekostet haben.
Meine Frage ist also nach wie vor:
Weiß man -oder gibt es Experimente hierzu- wie die
„Lichtquanten“ sich innerhalb des Mediums bewegen ?
Nein, das weiß man nicht. Man kann ein Photon eben leider nicht von der Seite sehen. Man kann auch seine Bahn nicht beobachten, weil man sie dadurch verändert.
Wird der Weg der Photonen eventuell durch wechselnde
Brechung im Kristallgitter (oder sonst wie) des
Mediums um den Faktor n vergrößert ?
Das ist durchaus nicht abwegig. Ich habe letzte Woche in einem Buch von Feynman von genau dieser Vorstellung gelesen. Vielleicht finde ich die Stelle wieder.
Wenn also der Weg im Medium von A nach B durch die
molekulare Struktur um den Faktor n vergrößert würde
dann brauchte sich die Wellenlänge dort nicht ändern.
Und allein dies ist festgestellt nachdem der Licht-
strahl das Medium verlassen hat.
Sehe ich auch so, s.o…
Gruß
loderunner
Hallo,
Vielleicht finde ich die Stelle wieder.
Aus „Feynman Vorlesungen über Physik Band 1“, Seite 417ff, Kapitel 31 ‚Der Ursprung der Lichtbrechung‘.
Ist aber viel zu umfangreich, das hier zu zitieren.
Genau genommen müsste ich erstmal ein paar Tage drüber brüten, den ganzen Zusammenhang überhaupt erst mal zu verstehen… 
Gruß
loderunner
Hallo,
vielen Dank für Deinen Beitrag.
Wie schwer es manchmal ist außerhalb eingefahrener
Vorstellungen Gedanken rüber zu bringen siehst Du
an dem vergeblichen bemühen vorangegangener Einlassungen
auf meinen ersten Beitrag.
Meine Vorstellung der Abhängigkeit der Wegverlängerung
des Photons im Medium um den Faktor n hat mich schon
vor 25 Jahren beschäftigt im Zusammenhang mit einem
„Beweis“ für die spezielle RT.
Träfe die Wegverlängerung zu, wäre dieser betrachtete
Beweis gekippt.
Gruß VIKTOR