Hallo,
der Fehler ist wohl, „quantenmechanisch“ mit „teilchenartig“ gleichzusetzen. Photonen oder Elektronen sind eben etwas Neues, das sich so verhält, wie wir es sowohl von Wellen als auch von Steinen aus unserem täglichen Leben kennen. Tatsächlich ist es nicht einfach zu erklären, wie Materie mit Licht wechelwirkt, wenn man nur die Bilder aus der Schule oder aus dem Fernsehen kennt.
Also ist die quantenmechanische Erklärung für die
Verlangsamung der Ausbreitungsgeschwindigkeit einer
elektromagnetischen Welle die, dass es eben
Atom-/Molekülorbitale gibt, bei denen das Photon aufgenommen
wird, kurze Zeit im angeregten Zustand verbleit und dann das
ganze Photon wieder emittiert.
Sehr vereinfacht gesprochen ja, ich bin mir aber nicht sicher, ob dieses Bild in einem Festkörper noch trägt. Das Medium wird wohl eher kontinuierlich und die Ausbreitung von EM Wellen in einem Dielektrikum per Quantenfeldtheorie beschrieben, so daß man gar nicht sagen kann: „Dieses Molekül hat gerade ein Photon verschluckt“. Das weiß man ja gar nicht. Wenn man „macht, daß man es weiß“, zB den Lichtstrahl fein bündelt, dann würde es sich vermutlich auch anders verhalten.
Jetzt kann ja die spontane Emission in alle Richtungen
erfolgen. Es bleibt mir noch die Frage offen, wie die Richtung
eines Lichtstrahles aber erhalten bleibt, wenn es durch ein
Fenster geht.
Man darf sich das nicht wie mit Murmeln vorstellen. Ein Photon kann durchaus mit sich selber interferieren, ist nach wie vor eine Welle und kann an vielen Streuzentren zugleich gestreut werden, eben so, daß die ganzen Streuwellen in ursprünglicher Richtung konstruktiv, in allen anderen Richtungen destruktiv interferieren, so daß die Richtung erhalten bleibt.
Ein Photon ist eben keine Kugel, die da so herumfliegt, sondern ist überall zugleich.
Mit der Quantentheorie ist das eben so eine Sache. Solange ich nicht fein genug hinsehe, kann ich auch nicht lokalisieren, wo ein Photon verschluckt oder wieder ausgesendet wird, ergo wird es dies überall gleichzeitig ein bischen passieren, und es verhält sich klassisch wie eine Welle (Stichwort: Doppelspaltexperiment)
Ist das dann so wie bei einem Laser, bei dem dann nachfolgende
Photonen das angeregte Atom wieder abregen und das Photon die
Richtung des abregenden Photons annimmt?
Wie gesagt, das Bild mit einer Murmel, die eine weitere Murmel herausschlägt, ist eigentlich nicht richtig. Man muß hier streng genommen schon die Welleneigenschaften im Auge behalten, um es zu verstehen.
Eine EM-Welle ist und bleibt eine Welle, selbst wenn sie so schwach ist, daß es nur für ein einzelnes Photon reicht.
Oder ist es von vorneherein wahrscheinlich, dass ein Photon
nach der Anregung und Emittierung wieder seinen ursprünglichen
Impuls annimmt und zwar nicht nur vom Betrag her, sondern auch
von der Richtung her aufgrund der Impulserhaltung?
Nein.
Wie wäre es dann an einer Grenzfläche? Kann man mit dem oben
beschriebenen Modell ebenfalls die Brechungserscheinungen
beschreiben?
Brechung ergibt sich daraus, daß die Welle sich im Medium langsamer ausbreitet. Wikipedia hat gute Illustrationen.
Wenn ja, wie?
Vielen Dank
Gruß
Moriarty