EM - Wellen, Welle - Teilchen - Dualismus

Wissenschaft Physik
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Hi!

Ich habe ein paar Fragen zu diesem Thema:

  1. Zu EM - Wellen

Die Elongation der EM - Welle ( man stelle sich eine Sinuswelle vor ) ist doch die elektrische Feldstärke bzw. ( senkrecht dazu ) die magnetische Feldstärke, oder irre ich mich da?

Egal was nun die Elongation ist: Hat die Amplitude irgendeine physikalische Bedeutung? In den Rechnungen und Diskussionen die ich kenne ist immer nur von Frequenz und Wellenlänge die Rede - so als sei es völlig bedeutungslos wie stark der Ausschlag ist.

Ist die Amplitude möglicherweise bei jeder EM - Welle gleich groß???

Stimmt es das Photonen einen Bahndrehimpuls haben???

  1. Generell zu Wellen

Nach dem Welle - Teilchen - Dualismus kann ich mir ja z.B. ein Elektron als Welle vorstellen. Was ist da nun die Elongation??? Gibt es einen senkrecht zur Ausbreitungsrichtung stehenden Ausschlag wie bei der EM - Welle???

Und wie sieht genau das für die anderen elementaren Partikel aus
( Neutrinos, Quarks, Tau, Myon, Gluon etc. )??? Gibt es da bzgl. Amplitude bzw. senkrechtem Ausschlag Unterschiede? Fehlt er bei irgendeinem Partikel? Ich hab’ keine Ahnung - deswegen frage ich ja.

Kann man auch nicht elementare Partikel ( Neutronen, Protonen, Mesonen etc. ) als Welle auffassen oder klappt das nur bei elementaren Partikeln???

Ich danke schon mal im Voraus für Antworten. FloC

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EM-Wellen, Welle-Teilchen-Dualismus
Hi

Die Elongation der EM - Welle ( man stelle sich eine
Sinuswelle vor ) ist doch die elektrische Feldstärke bzw. (
senkrecht dazu ) die magnetische Feldstärke, oder irre ich
mich da?

richtig

Hat die Amplitude irgendeine physikalische Bedeutung?

jein - die Amplitude ist keine Obervable (= Meßgröße), aber ihr Quadrat ist die Intensität der Welle. Die Intensität wiederum gibt im Teilchenbild die Anzahl der Teilchen an, die an dem Wellenpaket beteiligt sind. Siehe „Photoeffekt“.

Man darf sich die Elongation bzw. die Amplitude aber nicht als Extension im Ortsraum vorstellen. Das ist also anders als bei der Welle der klassischen Mechanik (Seil- oder Wasserwelle). Denn da ist die Elongation reell und ist der Wellenenergie proportional, die quantenmechanisch ja durch die Wellenlänge gegeben ist.

Ist die Amplitude möglicherweise bei jeder EM - Welle gleich groß???

Nein - Grund siehe oben.

Stimmt es das Photonen einen Bahndrehimpuls haben???

Nein - sie haben aber einen Spin. Der Spin steht immer parallel oder antiparallel zur Ausbreitungsrichtung

Nach dem Welle - Teilchen - Dualismus kann ich mir ja z.B. ein
Elektron als Welle vorstellen. Was ist da nun die Elongation???

Dasselbe: Die Teilchenzahl.

Und wie sieht genau das für die anderen elementaren Partikel
aus ( Neutrinos, Quarks, Tau, Myon, Gluon etc. )??? Gibt es da
bzgl. Amplitude bzw. senkrechtem Ausschlag Unterschiede? Fehlt
er bei irgendeinem Partikel?

Nein - alle Bewegungen materieller Körper können als Welle interpretiert werden. Daß dies in der Makrophysik nicht verifiziert werden kann (es gäbe dann z.B. hübsche Möglichkeiten der Verkehrsregelung und des Billiard), liegt einerseits daran, daß die Wellenlänge makroskopischer Körper unter jeder Meßmöglichkeit liegen, und andererseits daran, daß sich makroskopische Körper aus verschiedenen Gründen nicht qunatenmechanisch berechnen lassen.

Kann man auch nicht elementare Partikel ( Neutronen, Protonen,
Mesonen etc. ) als Welle auffassen oder klappt das nur bei
elementaren Partikeln???

Nein, das geht im Prinzip mit jeder Materie - siehe oben.

Gruß

Metapher

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Hallo!

Danke erstmal für die ausführliche Antwort.

Man darf sich die Elongation bzw. die Amplitude aber nicht als
Extension im Ortsraum vorstellen.

Das ist klar. Wenn ich mir jetzt aber mal eine einzelene Welle ( nur ein Photon ) anschaue, würde ich die Veränderung der Feldstärke durch die sich verändernde Elongation dann theoretisch als sich verändernde elektrische Ladung wahrnehmen? Oder ist es so eine Art Kraftübertragung - also ist es so als übertrüge das Photon eine elektrische Kraft?

Ist die Amplitude möglicherweise bei jeder EM - Welle gleich groß???

Nein - Grund siehe oben.

Nein, das meine ich nicht: Ich meine wenn man davon ausgeht, dass nur ein einziges Photon vorliegt wäre die Amplitude dann immer gleich groß? Oder ist es so, dass eine Veränderung der Amplitude dazu führen würde, dass ich auf einmal mehr als ein Photon hätte?

Nach dem Welle - Teilchen - Dualismus kann ich mir ja z.B. ein
Elektron als Welle vorstellen. Was ist da nun die Elongation???

Dasselbe: Die Teilchenzahl.

Das meine ich ich auch nicht :smile: : Bei Photonen ist es die elektrische bzw. magnetische Feldstärke - was ist es bei einem Elektron? Und vor allem: Gibt es auch eine senkrechte Welle ( magnetische Feldstärke beim Photon ).

Daß dies in der Makrophysik nicht
verifiziert werden kann (es gäbe dann z.B. hübsche
Möglichkeiten der Verkehrsregelung und des Billiard), liegt
einerseits daran, daß die Wellenlänge makroskopischer Körper
unter jeder Meßmöglichkeit liegen

Sorry, aber: Weil die Wellenlänge so unglaublich groß oder so unglaublich klein ist? Ich würde auf ersteres tippen bin mir aber nicht sicher.

FloC

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Hi

Egal was nun die Elongation ist: Hat die Amplitude irgendeine
physikalische Bedeutung?

Ja, sie gibt die Aufenthaltswahrscheinlichkeit des Photons an, je größer die Amplitude ist, desto größer ist die Wahrscheinlichkeit dieses Photon dort zu finden. Gibt es im el-mag. Feld mehrere Photonen, so sammeln sie sich wegen der größeren Wahrscheinlichkeit auch an dem Ort der größeren Amplitude an, so dass die Intensität der Welle (=Anzahl der Photonen) damit auch mit der Amplitude verknüpft ist: I=A²

Ist die Amplitude möglicherweise bei jeder EM - Welle gleich
groß???

Nein, Grund siehe oben

Stimmt es das Photonen einen Bahndrehimpuls haben???

naja eher ein Eigendrehimpuls

  1. Generell zu Wellen

Nach dem Welle - Teilchen - Dualismus kann ich mir ja z.B. ein
Elektron als Welle vorstellen. Was ist da nun die
Elongation???

Das gleiche wie beim Licht, das Quadrat der Elongation gibt die Aufenthaltswahrscheinlichkeit an.

Gibt es einen senkrecht zur

Ausbreitungsrichtung stehenden Ausschlag wie bei der EM -
Welle???

nein

Und wie sieht genau das für die anderen elementaren Partikel
aus
( Neutrinos, Quarks, Tau, Myon, Gluon etc. )??? Gibt es da
bzgl. Amplitude bzw. senkrechtem Ausschlag Unterschiede? Fehlt
er bei irgendeinem Partikel? Ich hab’ keine Ahnung - deswegen
frage ich ja.

Kann man auch nicht elementare Partikel ( Neutronen, Protonen,
Mesonen etc. ) als Welle auffassen oder klappt das nur bei
elementaren Partikeln???

Ich danke schon mal im Voraus für Antworten. FloC

Allen Arten von Teilchen, ob Elementarteilchen, Atome, Moleküle oder Gegenstände kann man eine Wellenfunktion zuordnen. Dein Körper ist quasi in eine stehende Welle eingehüllt, deren Amplitudenquadrat deine Aufenthaltswahrscheinlichkeit angibt. Nur ist diese Wahrscheinlichkeit innerhalb deiner natürlichen Körpergrenzen praktisch gleich eins und außerhalb praktisch gleich Null, sodass diese Sichtweise witzlos ist.
Bei Photonen ist diese Sache dagegen Interessanter. Stichwort: Doppelspaltexperiment.

Gruß
Oliver