Wie äußert sich der Impuls in der Quantenmechanik?

Wissenschaft Physik
#1

Also, sich bewegende Photonen haben ja bekanntlich ein Masse, die beim Aufprall auf Materie einen Impuls - je nach Umständen - an die Materie abgeben können.

Dieser Impuls ist ja definiert durch die Formel

p=h/λ

Dieser einzelne Impuls ist ja fast unmöglich zu messen. Deshalb meine Frage: Gibt es irgendein Messverfahren, dass mir den Impuls eines Photonenstroms liefert?

(Anscheindend braucht man verschiedene Verfahren, für verschieden Wellenlängen. Bei mir soll es sich erstmal um den optischen Bereich handeln.)

Vielen Dank für Eure Hilfe.

#2

Hallo,

Also, sich bewegende Photonen haben ja bekanntlich ein Masse,

haben sie das?

die beim Aufprall auf Materie einen Impuls - je nach Umständen

  • an die Materie abgeben können.

Sie haben einen Impuls, aber haben sie denn eine Masse?

Dieser Impuls ist ja definiert durch die Formel

p=h/λ

In der Quatenmechanik ist der Impuls erst mal definiert als die kanonisch konjugierte Variable zum Ort.

Dieser einzelne Impuls ist ja fast unmöglich zu messen.

Zumindest nicht direkt, aber indirekt schon. Zum Beispiel gibt es bei der Vierwellenmischung in Glasfasern eine feste Phasenbeziehung, die erfüllt sein muss, und die letztendlich aus dem Impulserhaltungssatz folgt. Man kann also durch Messen der Phasenbeziehung in beim Vierwellenmischen durchaus Aussagen über den Impuls einzelner Photonen (oder zumindest eines Pulses aus wenigen Photonen) bekommen.

Deshalb meine Frage: Gibt es irgendein Messverfahren, dass mir
den Impuls eines Photonenstroms liefert?

Mit Lichtmühlen kann man den Impuls zwar direkt, aber nur relativ ungenau messen.

Stattdessen kann man auch die Energie eines Pulses messen, und über E = p * c den Impuls ausrechnen.

Grüße,
Moritz

#3

Hallo!

Generell unterscheidet man in der Spektroskopie zwischen wellenlängendispersiven und energiedispersiven Methoden. Über die Formel, die Du genannt hast, hängt der Impuls direkt mit der Wellenlänge zusammen. Insofern kann jedes Messverfahren, das wellenlängendispersiv ist (z. B. Beugungsgitter), als ein Messverfahren des Impulses bezeichnet werden.

Aber ich glaube, Du hättest es gerne etwas „mechanistischer“. Da fällt mir spontan der Compton-Effekt ein. (Okay, der wird vor allem bei Röntgenstrahlen beobachtet, aber es ist zumindest ein Anfang …)

Michael