Hallo Physik-Experten.
Photonen bewegen sich ja immer mit c0 (Vakuumlichtgeschwindigkeit).
In einem Medium gilt aber: c = c0/n (n>1).
In einem Medium ist die Lichtgeschwindigkeit also immer kleiner als c0.
Warum ist die Lichtgeschwindigkeit insgesamt geringer?
Kann es sein, dass das mit der Gruppengeschwindigkeit (d.h. die Geschwindigkeit, mit der sich eine elektromagnetische Welle als ganzes fortbewegt) zutun hat?
Können sie mir das genau erklären?
Gruß,
Jari
Noch mal einfach
Hallo Physik-Experten.
Photonen bewegen sich ja immer mit c0
(Vakuumlichtgeschwindigkeit).
In einem Medium gilt aber: c = c0/n (n>1).
In einem Medium ist die Lichtgeschwindigkeit also immer
kleiner als c0.
Warum ist die Lichtgeschwindigkeit insgesamt geringer?
Kann es sein, dass das mit der Gruppengeschwindigkeit (d.h.
die Geschwindigkeit, mit der sich eine elektromagnetische
Welle als ganzes fortbewegt) zutun hat?
Können sie mir das genau erklären?
Noch mal einfach: Photonen bewegen sich ja immer mit c0, trotzdem ist die Lichtgeschwindigkeit im Medium
Moin,
Noch mal einfach: Photonen bewegen sich ja immer mit c0,
trotzdem ist die Lichtgeschwindigkeit im Medium
Hallo Olaf.
Danke für deine Antwort.
Noch mal einfach: Photonen bewegen sich ja immer mit c0,
trotzdem ist die Lichtgeschwindigkeit im Medium immer mit c0!
Hallo,
Wie kommt der „Zähfliessende Verkehr“ zustande?
Durch die Atome des Mediums?
äh … ja … wahrscheinlich. Du kommst doch bestimmt auch an Land schneller voran als im Wasser, oder? Das Problem ist doch, dass wir bisher noch nicht so recht verstanden haben, was Licht eigentlich ist. Und so eiern wir zwischen Wellen- und Teilchenbild rum.
PS: Photonen bewegen sich immer mit c0!
Ja, wenn Du meinst. Aber Photonen sind ja nur so ne Krücke, damit man den lichtelektrischen Effekt irgendwie erklären kann. Masselose Teilchen - irgendwie schon ein Widerspruch, oder?
Na dann, schönes Wochenende.
Olaf
Hallo!
Erst mal ein riesen Kompliment: Wer mit 15/16 solche Fragen stellt, kann nicht der Dümmste sein!
Photonen bewegen sich ja immer mit c0
(Vakuumlichtgeschwindigkeit).
In einem Medium gilt aber: c = c0/n (n>1).
In einem Medium ist die Lichtgeschwindigkeit also immer
kleiner als c0.
Warum ist die Lichtgeschwindigkeit insgesamt geringer?
Kann es sein, dass das mit der Gruppengeschwindigkeit (d.h.
die Geschwindigkeit, mit der sich eine elektromagnetische
Welle als ganzes fortbewegt) zutun hat?
Können sie mir das genau erklären?
(Man sagt hier „Du“)
Die Geschichte ist saukompliziert (mit anderen Worten: lange nicht so einfach, wie Olaf versuchte, es zu erklären). Im Prinzip hast Du den Braten schon gerochen: Es geht um den Unterschied zwischen Phasen- und Gruppengeschwindigkeit.
Man kann die Brechzahl auf unterschiedliche Weise erklären: Im Photonenbild würde man sagen, dass die Photonen von den Atomen des Glases absorbiert und emittiert werden. Bei jedem Absorptions-/Emissionsvorgang tritt eine kurze Verzögerung auf, was dann zu einer Verlangsamung der Durchschnittsgeschwindigkeit führt, obwohl das Photon auf jeder Teiletappe sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegte.
Diese Veranschaulichung hinkt natürlich in mehrfacher Hinsicht. Wenn man bedenkt, dass eine einzige Wellenlänge gleich ein paar hundert Atome umfasst, kann man sich fragen, was die Welle eigentlich machte, als sie absorbiert war. Außerdem: Woher weiß die Welle, in welche Richtung sie nach der Welle weiter muss. Und schließlich: Eigentlich können die Atome nur bestimmte Wellenlängen absorbieren. Das Modell reicht also nicht aus.
Auch eine halbklassiche Erklärung über elektromagnetische Wellen ist nicht befriedigend. Hier stellt man sich schwingende Ladungen vor, die die Ausbreitung der Welle im Festkörper beeinflussen. Zwar kann man damit sogar die Ausbreitungsgeschwindigkeit im Medium berechnen, aber man weiß, dass diese Lösung nicht korrekt sein kann, weil sie den quantenmechanischen Verhältnissen nicht gerecht wird.
Letztendlich kann nur eine quantenelektrodynamische Erklärung das Problem lösen. Ich muss zu meiner Schande gestehen, dass ich darüber auch nichts Näheres weiß. Wenn es jemand schafft, die Geschichte auf elementarem Niveau korrekt zu erklären, verspreche ich ihm schon jetzt ein Sternchen.
Michael
Hallo Michael.
Danke für deine Antwort.
Erst mal ein riesen Kompliment: Wer mit 15/16 solche Fragen
stellt, kann nicht der Dümmste sein!
Danke. Ich bin halt sehr interessiert.
Gruß,
Jari
Hallo Olaf.
Aber Photonen sind ja nur so ne Krücke,
damit man den lichtelektrischen Effekt irgendwie erklären
kann. Masselose Teilchen - irgendwie schon ein Widerspruch,
oder?
Photonen haben tatsächlich eine Masse (hab’ ich aus ‚nem schlauen Buch…), nur keine Ruhemasse (-> Äquivalenz von Masse & Energie -> E = m*c^2).
Ich hab‘ in dem Zusammenhang Folgendes gefunden:
mγ = h*v/c^2 (mγ: Masse (Photon);h: plancksches Wirkungsquantum; v: Frequenz; E = h*v)
Da Photonen Energie haben, haben sie eine Masse.
Gruß,
Jari
Da es viele verschiedene Modelle für das Licht gibt, gibt es auch verschiedene ‚Erklärungen‘ für das phenomen der unterschiedlichen Lichtgeschwindigkeiten.
Wie wäre es mit der folgenden:
Licht ist (unter anderem auch) eine Elektromagnetische Welle, d.h. ein elektrisches und ein magnetisces Feld, das schwingt und sich gegenseitig dabei anregt. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit von diesen Wellen ist die Lichtgeschwindigkeit.
Wenn man das ganze mit Wellen in Flüssigkeiten vergleicht, fällt einem eventuell auf, dass Wellen sich auch in Flüssigkeiten unterschiedliche schnell ausbreiten: in tiefem Wasser schneller, als in flachem (s. Tsunami) und in einer dicken Bratensoße langsamer als in Wasser, was maßgeblich an der Viskosität liegt.
Den gleichen Effekt gibt es auch bei Licht. Die maßgeblichen Größen sind epsilon und mü (Permeabilität und Permitivität)
http://de.wikipedia.org/wiki/Dielektrizit%C3%A4tskon…
http://de.wikipedia.org/wiki/Permeabilit%C3%A4t_%28M…
Weiter beim Vergleich Flüssigkeit/Licht
Eine Welle (im Wasser) läßt Wasser ständig auf und ab ‚fließen‘, bei hoher Viskosität geht das langsamer, die Wellengeschwindigkeit sinkt.
Licht (elektromagnetische Wellen) kann man sich als ganz viele Schwingkreise aus Kondensatoren und Spulen vorstellen, die ständig, geladen/entladen werden. Und das geht bei hoher Dielektrizitätskonstante (epsilon) langsamer.
Falls nicht, findest du bei den Wikilinks ne Menge Informationen, die hoffentlich weiterhelfen.
Jens
PS: Es gibt auch Materialien mit n
Hallo Jens.
Danke für deine Antwort.
Gruß,
Jari