Diskussion:Photon

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Ruhesystem

Letzter Kommentar: vor 9 Jahren1 Kommentar1 Person ist an der Diskussion beteiligt

Photonen haben kein Ruhesystem. Nein wirklich nicht. Da hilft auch keine Mittelung über wie viele Photonen auch immer. Natürlich kann man formal Energien addieren. Nur betrachtet man dann nicht ein aus zwei Teilchen bestehendes physikalisches System, sondern ein elektromagnetisches Feld. Wer anderes behauptet, möge die Ortsdarstellung der Wellenfunktion eines Systems aus aus zwei Photons mit entgegen gesetztem Impuls hinschreiben. Es ergeben sich lehrreiche Hürden.
Das ist keine Haarspalterei, sondern hat Auswirkungen auf die weitere Interpretation. Insbesondere kann man nicht sinnvoll die Energie des Lichtfelds ausrechnen und dann anteilsweise einzelne Photonen zuordnen. Wer es dennoch tut, sollte sich überlegen, wie sich ein Wechsel in ein relativ zum ursprünglichen Bezugssystems bewegtes Bezugssystem auswirkt: Der Dopplereffekt sorgt dafür, dass das eine Photon in der Frequenz nach oben und das andere in der Frequenz nach unten verschoben wird. Als direkte Folge wird die den Photonen zugeordnete Masse geändert. Das ist für eine relativistische Invariante wie die Masse nicht wirklich gesund.
Ich dachte über diese Klippe wären wir langsam mal hinweg.---<)kmk(>- (Diskussion) 01:20, 23. Sep. 2015 (CEST)Beantworten

Wellenfunktion eines Photons

Letzter Kommentar: vor 5 Jahren1 Kommentar1 Person ist an der Diskussion beteiligt

Das sollte irgendwie in den Artikel: https://arxiv.org/pdf/quant-ph/0508202.pdf biggerj1 (Diskussion) 17:15, 4. Jun. 2019 (CEST)Beantworten

Abschnitt Masse runderneuert

Letzter Kommentar: vor 2 Monaten10 Kommentare3 Personen sind an der Diskussion beteiligt

Unter Benutzer:Bleckneuhaus/Sandkasten habe ich eine neue Fassung vorbereitet. Anstoß dazu war meine Recherche zum Pound-Rebka-Experiment (dort ausgelöst durch ungenaue/ungeschickte Formulierungen). Der Abschnitt Gravitation, weil inhaltlich zu Masse gehörig, wurde eingepflegt. Ich denke, das in einigen Tagen in den Artikel zu übernehmen. Bitte kritisch ansehen! --Bleckneuhaus (Diskussion) 15:29, 17. Sep. 2024 (CEST)Beantworten

@Bleckneuhaus: Ein echter Fortschritt. Danke für die Einladung zur Diskussion. Ich habe zum Thema Photonen und Gravitation einen Änderungsvorschlag in Benutzer:Wassermaus/persönliche Spielwiese. Gruß von der Wassermaus (Diskussion) 10:27, 18. Sep. 2024 (CEST)Beantworten

Zu

E=mc^{2}

gibt es zwei Interpretationen:

Gesamtenergie = Relativistische Masse * c²
Ruheenergie = Ruhemasse * c²

Da Relativistische Masse heutzutage nicht mehr üblich ist, verwendet man generell eher die untere Gleichung. Hier könnte man dann argumentieren, dass ein einzelnes freifliegendes Photon kein Ruhesystem hat und damit die Ruheenergie nicht definiert ist.

Kommen wir zum zweiten Punkt: Es gibt Experimente, wo das Photon nicht freifliegend ist, sondern zwischen zwei Spiegeln eine stehende Welle ausbildet. In diesem Fall hat die stehende Welle (Photon) keinen Impuls, aber trotzdem eine Energie – also Masse. Das erwähnst du unter "Photon und Gravitation", gehört aber bereits zu Masse. Hier würde ich zwischen freifliegenden Photonen und Photonen als stehende Welle unterscheiden. --Eulenspiegel1 (Diskussion) 15:51, 18. Sep. 2024 (CEST)Beantworten

Zu

E=mc^{2}

: Richtig, und ich dachte, genau so steht es auch in meinem Textvorschlag. Was soll denn abgeändert werden?

zum zweiten Punkt : Im Text steht Photon im Hohlraum (zB microwave cavity), soll man außerdem noch sagen, dass 2 Spiegel es auch tun würden? Hier eher nicht. Zwischen freien und gefangenen Photonen wird auch schon unterschieden, bei letzteren ist Null nicht Eigenwert des Impulses, sondern Erwartungswert, das ist kursiv hervorgehoben. ME steht das also schon richtig da, und es steht ja ohnehin alles im Abschnitt "Masse". Würde man das weiter oben schon sagen, müsste man was wiederholen. Wieder: was sollte denn abgeändert werden? --Bleckneuhaus (Diskussion) 17:01, 18. Sep. 2024 (CEST)Beantworten

Offenbar ist es jetzt live. Ich habe noch etwas modifiziert (siehe Kommentare zu meinen Änderungen - vor allem muss man bei der grav. Rotverschiebung nicht bus zum Grenzfall ny=0 gehen; Newton geht auch sonst nicht). Aber ich bin noch nicht glücklich. In Kapitel 4.2.1 und 4.3 gibt es große Redundanzen. Da muss noch was geschehen. — Wassermaus (Diskussion) 23:35, 19. Sep. 2024 (CEST)Beantworten

Ich bin mit Deinen Änderungen nicht so einverstanden. Zur relativistischen Masse: (i) wenn der Text sich mit "Dies entspräche ..." auf diesen Standpunkt einlässt - wohl wissend, dass die Photonengeschwindigkeit immer c ist - dann ist der Hinweis auf die andernfalls gegebene Geschwindigkeitsabhängigkeit logisch auf der falschen Ebene. (ii) Eine Eigenschaft des Teilchens ist eine Eigenschaft des Teilchens ist eine Eigenschaft des Teilchens. Dass sie vom Bezugssystem unabhängig ist, darf gerne dazugesagt werden (meinetwegen auch so: "... ist eine feste Eigenschaft .."), muss sich aber von von selbst verstehen. Sonst wäre es nämlich eine Eigenschaft des aktuellen Zustands. Zur Lichtablenkung: Da fehlt die explizite Einschränkung auf die Newtonsche Mechanik, denn "Ein Teilchen mit Masse, das mit Lichtgeschwindigkeit fliegen würde ...," wäre sonst ohnehin ein Ding der Unmöglichkeit. (Diesen Punkt habe ich schon umformuliert.) - Ansonsten: weiter feilen! --Bleckneuhaus (Diskussion) 12:37, 20. Sep. 2024 (CEST)Beantworten

Zu ii): ich hatte mich an dem Wort “rein” bei “ist eine reine Eigenschaft” gestört. “Rein” ist imho unverständlich. Wenn du sagt “Eigenschaft des Teilchens” heißt Eigenschaft des Teilchens (und nicht der Relativbewegung), OK, dann ist das logisch, sehe ich ein. Dann braucht man aber auch nicht “feste” Eigenschaft (gift es feste und lockere Eigenschaften?). Vorschlag:

<Anfang> (…) weil man vorzieht, mit „Masse“ eine Eigenschaft des Teilchens zu bezeichnen, und nicht etwas, das zusätzlich von der Relativgeschwindigkeit zwischen Teilchen und Beobachter abhängt.<Ende>

zu i) verstehe ich nicht ganz, was dich stört. “entspräche” war auch in deiner Version. Ich habe “früher gebräuchlich” rausgenommen, weil es nicht stimmt. Die relativistische Masse hat (leider) ein zähes Leben [1]. — Wassermaus (Diskussion) 19:49, 20. Sep. 2024 (CEST)Beantworten

Zu ii): Mit Deinem Vorschlag war ich schon einverstanden, bis mir eine subtile Schieflage auffiel: er klingt so, als ob die v-Abhängigkeit ein definierender Umstand der relativistischen Masse sei (und dann wäre der folgende Satz auch logisch glatt angeschlossen). Aber die definierende Eigenschaft ist E/c^2, und wenn bei Körpern mit m>0 dann eine v-Abhängigkeit folgt und bei m=0 nicht - warum sollte das (auf dieser Ebene) unmöglich sein? Also weitersuchen.

Punkt i) zielt eigentlich auf das gleiche. Mit "... entspräche .." begeben wir uns im Text in die Welt, wo es die relativistische Photonenmasse gibt, und wenn diese dann für Teilchen mit m₀=0 und m₀>0 verschiedenes Verhalten zeigen würde - was sollte daran gegen das Konzept sprechen?

Vielleicht lassen wir diese Zusatz"Argumente" erstmal weg, um uns erst auf den Kern zu einigen. Ich hab das schon mal so im Text gemacht.--Bleckneuhaus (Diskussion) 22:03, 20. Sep. 2024 (CEST)Beantworten

Vorschlag für einen zusätzlichen Satz am Absatz zur relativistischen Masse: "Bei Anwendung des Begriffs auf das Photon wären zwei Unterschiede zu beachten: m^* hängt nicht von der Geschwindigkeit ab, weil diese für jeden Beobachter gleich c ist, und m^* ist nicht zur „Ruhemasse“ m₀ proportional, weil diese Null ist." (Hoffentlich wird mit diesem Vorschlag auch klarer, welche Bauchschmerzen ich mit den Argumenten habe, die das als unmöglich erscheinen lassen können.)--Bleckneuhaus (Diskussion) 14:06, 21. Sep. 2024 (CEST)Beantworten

Ich habe ziemlich lange gegrübelt. Ich glaube ein Problem ist, dass wir hier zwei Fragen ganz sauber auseinanderhalten müssen:
A) ist E_photon/c2 das, was wir als "relativistische Masse" kennen?
B) Ist das physikalisch sinnvoll?

Zu A) hast du die Frage aufgeworfen, was "relativistische Masse" heißt und was die definierende Eigenschaft ist:

i) relativistische Masse ist m* = E_tot/c2
ii) relativistische Masse ist m* = m_0/gamma

Für m_0 > 0 sind i) und ii) bekanntlich äquivalent und ununterscheidbar.

Für das Photon ist ii) nicht anwendbar, es gibt auch keine Abhängigkeit von v und keine "Ruhemasse". Aber es gibt immer noch eine Abhängigkeit vom Beobachter (E=h*nu) und eine "relativistische Massenzunahme"

Falls also i) die definierende Eigenschaft ist, dann ist E_Photon/c2 die relativistische Masse, falls ii), dann ist sie analog zur relativischen Masse. Anders als du möchte ich mich nicht auf eine Seite schlagen. Ich habe den Eindruck, dieser subtile Unterschied wird in der Literatur gar nicht bahandelt. Mit "entspricht" mogeln wir uns drumherum (was ich schlau finde).

Es bliebe dann ÄNDERUNGSVORSCHLAG 1: anstelle von "... weil diese für jeden Beobachter gleich $c$ ist, und $m^{*}$ ist dann nicht zur „Ruhemasse“ $m_{0}$ proportional, weil diese Null ist." den zugegebenermaßen komplizierteren Satz "...weil diese für jeden Beobachter gleich $c$ ist, und $m^{*}$ ist dann nicht zur invarianten Masse $m_{0}$ proportional, weil diese Null ist (das Wort „Ruhemasse $m_{0}$ “ wäre hier fehl am Platz)."

Zu B) Den Satz "Dieses Konzept gilt mittlerweile als überholt, weil man es vorzieht, den Begriff „Masse“ für eine Eigenschaft des Teilchens als solches zu reservieren, während die „relativistische Masse“ bei Teilchen mit $m_{0}$ >0 je nach der kinetischen Energie, also je nach der Relativgeschwindigkeit zwischen Teilchen und Beobachter, einen anderen Wert hat." finde ich gut, aber ÄNDERUNGSVORHSCHLAG 2: diesen Satz verschieben, nämlich hinter den o.g. Satz "Bei Anwendung des Begriffs auf das Photon wären ..." stellen. Erst A) dann B), nicht erst A1, dann B, dann A2. Den Satz müsste dann der Klarheit wegen anfangen mit: "Das Konzept der relativistischen Masse gilt mittlerweile".

Wichtig ist mir hier, dass das Konzept der relativistischen Masse mit Erfolg für Teilchen mit m>0 verwendet wird. Es mag ja sein, dass das Konzept langsam aus der Mode kommt (die die deutsche Wikipedia ist da recht rigoros) und ich bin sogar froh darüber, aber Fakt ist: es ist noch quicklebendig.

Gruß von der Wassermaus (Diskussion) 23:19, 25. Sep. 2024 (CEST)Beantworten

Bevor ich es streiche:

Letzter Kommentar: vor 2 Monaten1 Kommentar1 Person ist an der Diskussion beteiligt

welche Photonen können denn "durch beliebige Fluktuationen in einem elektromagnetischen Feld erzeugt werden" (in : Erzeugung_und_Detektion, seit 2004: https://de.wikipedia.org/w/index.php?title=photon&diff=prev&oldid=2565070)? --Bleckneuhaus (Diskussion) 16:34, 23. Sep. 2024 (CEST)Beantworten

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