Photon        zurück ]      [ Stichworte ]      [ Die Hyper-Bibliothek ]      [ Systemtheorie ]         [ Meine Bücher ]
 
bild

Photon ist eines von unzähligen Wörtern, die einen Gegenstand bezeichnen, zu welchem ich keinerlei Vorstellungen habe. Solche Wörter bezeichnen "mentale Konzepte", für die mir auch der Sinn fehlt. Was würde ich mit dem Photon begreifen oder erläutern?
Natürlich kenne ich zugehörige Redeweisen von Physikern, die nicht meinen, was sie sagen, wenn sie Wörter der Sprache wie Welle oder Teilchen verwenden: Ein Photon sei ein Licht-Teilchen, das sich in einer Maschine beschleunigen lasse, obwohl es keine Masse habe.

Als Photon bezeichne ich - in nicht verstandener Anlehnung an eine konventionelle Lehre - die elementare Anregung (Quant) des quantisierten elektromagnetischen Feldes. Anschaulich gesprochen sind Photonen das, woraus elektromagnetische Strahlung besteht: "Lichtteilchen".
In der Quantenelektrodynamik gehört das Photon als Vermittler der elektromagnetischen Wechselwirkung zu den Eichbosonen.

Anders als zum Beispiel Schallwellen benötigen elektromagnetische Wellen kein Medium, um sich auszubreiten. Sie pflanzen sich im Vakuum unabhängig von ihrer Frequenz mit Lichtgeschwindigkeit fort.


Etwas Hintergrund:
A. Einstein stellte 1905 in seiner Publikation zum photoelektrischen Effekt die Lichtquantenhypothese auf. Ihr zufolge ist die Energie des Lichts in zur Frequenz proportionalen Einheiten gequantelt, diese „in Raumpunkten lokalisierten Energiequanten, welche sich bewegen, ohne sich zu teilen, und nur als Ganze absorbiert und erzeugt werden können“ nennt man später auch Photonen. Für diese Arbeit wurde A. Einstein 1921 mit dem Nobelpreis ausgezeichnet.
Der Ausdruck "Photon" wurde 1926 durch den Chemiker G. Newton Lewis in einem Aufsatz in Nature für die elementare Anregung des quantisierten elektromagnetischen Feldes eingeführt.
Die formale Quantentheorie des Lichtes wurde erst seit 1925 beginnend mit Arbeiten von M. Born, P. Jordan und W. Heisenberg entwickelt. Die bis heute gültige Theorie der elektromagnetischen Strahlung, die auch die Lichtquanten beschreibt, die Quantenelektrodynamik (QED), geht in ihren Anfängen auf eine Arbeit von Paul Dirac im Jahre 1927 zurück, in der er die Wechselwirkung von quantisierter elektromagnetischer Strahlung mit einem Atom beschreibt. Die QED wurde in den 1940er Jahren entwickelt und 1965 mit der Verleihung des Nobelpreises für Physik an R. Feynman, J. Schwinger und S. Tomonaga gewürdigt.

In einem Brief an M. Besso schrieb A. Einstein im Jahr 1951: „Die ganzen 50 Jahre bewusster Grübelei haben mich der Antwort der Frage ‚Was sind Lichtquanten‘ nicht näher gebracht. Heute glaubt zwar jeder Lump, er wisse es, aber er täuscht sich...“

Die historische Debatte, ob Lichtstrahlen aus Teilchen oder Wellen bestehen, wurde in der Quantenphysik damit beantwortet, dass ein Lichtstrahl aus Photonen besteht, deren Aufenthaltsort im Rahmen der Quantenmechanik durch eine Wahrscheinlichkeitswelle beschrieben wird. Diese Wahrscheinlichkeitswellen können miteinander interferieren (siehe Doppelspaltversuch). Louis de Broglie hat in seiner Theorie der Materiewellen gezeigt, dass jedem Teilchen eine Wellenlänge zugeordnet werden kann. Dies erklärt, warum zum Beispiel ein Elektronenstrahl auch Interferenzphänomene zeigt. (Welle-Teilchen-Dualismus.)


 
[wp] [pw]