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?!
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.
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.
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.
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.
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?
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 _irgend_eines 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]
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.
) für einen halbwegs physikkennenden Menschen erklären?