Wozu Photonen?

Re: Wozu Photonen?

von McDaniel-77 am 29.12.2012 03:17

Guten Abend @Slim Jim: Danke für Dein Interesse an einer Diskussion.

Zur Asymmetrie:
Wäre ein Elektron oder Proton perfekt kugelsymmetrisch, dürfte es schwierig werden, eine Richtung bzw. eine gerichtete Wirkung zu bekommen oder ein Wasserstoffatom zu verstehen. Wie sollten sich sonst das Proton und Elektron gegenseitig beeinflussen, wenn sie perfekt nach allen Richtungen gleich „aussehen" würden. Ein Magnet besitzt eine echte Ausrichtung seiner Wirkung, das wäre zwar durch eine Resonanz der inneren Struktur auch erklärbar, indem man annimmt die Kerne und Hüllen bewegen sich hin und her, wobei der Strom das Magnetfeld induziert. Nur fehlt für diese Erklärung die Energiequelle.
Stellt man sich ein Elektron wie eine sich drehende Kugel vor (ohne feste Oberfläche, da unendlich 1/r²-Wirkungsbereich), so wäre die Rotationsachse auf jeden Fall „anders" als die Bauchseite.
Da raucht echt der Schädel...

Warum Teilchen und nicht Welle?
Ein Elektronenstrahl lässt sich sichtbar machen und im Magnetfeld zu einer Kreisbahn umlenken. Wie soll das mit einer Welle gehen, zumal Wellen immer aus Teilchen bestehen. Was wir als Wellen bezeichnen sind in Wirklichkeit nur die Wechselwirkungen der Teilchen miteinander, dabei entstehen von Natur aus Wellenformationen.
Außerdem gibt es ein Problem mit der Welleneigenschaft beim Elektron. Ein Elektronenstrahl ist ein elektrischer Strom der tatsächlich Ladungen transportiert. Man muss eine Spannung anlegen, um Elektronen auf den Weg zu schicken. Das Konzept der Welle, kann keine Ladung transportieren, nur Teilchen (Objekte) können etwas übertragen.

"Wellen sind die Spuren der Teilchen." - McDaniel-77

Zum Laser:
Es gibt auch Röntgen-Laser, die Gleichrichtung der Wirkung ist der Clou beim Laser, Photonen werden kohärent erzeugt, das wird durch Reflexion erreicht. Vielleicht ist es auch möglich, dass ein Plasma in Resonanz versetzt wird und dabei gerichtet wirkt – Photonen erzeugt.

Die Photonen sind schon praktisch, auch wenn sie vielleicht nicht existieren. Die Wellenlänge oder Frequenz ist eigentlich so etwas, wie die Geschwindigkeit einer Schwingung.


Zur Rotverschiebung:
Im Weltall ist die Materie eigentlich nur im Plasma-Zustand, d.h. die Elektronen sind frei, es können also viel mehr Absorbtionen stattfinden, als in einem "normalen" Gas oder Feststoff. Würde Licht durch die Scheinkraft Gravitation abgelenkt, wie Einstein es behauptete, dann würden wir in der Tat nur ein verwaschenes völlig unscharfes Bild ferner Sterne erhalten. Licht wird aber nicht von der Schwerkraft abgelenkt oder gestreut, sondern nur zum dichteren Medium hin gebrochen, der Einflussbereich der Gravitation wäre wesentlich größer, als der der Plasmaatmosphäre um einen Stern. Eine Lichtstreuung tritt in Gasen eigentlich nicht auf, das scheint beim Plasma nicht anders zu sein, wohingegen Staub das Licht streut.

Ich würde den Großteil der Rotverschiebung bereits in der Nähe der Lichterzeugung vermuten, sprich in der Plasmaatmosphäre eines Sterns. Danach führt der Sonnenwind um den Stern zur Rotverschiebung und das interstellare Plasma als nächstes, erst dann das intergalaktische Plasma, danach erreicht das Licht unser interstellares Plasma der Milchstraße  und dann unseren Sonnenwind. Unsere Sonne zeigt eine Rotverschiebung, welche zum Rand hin zu nimmt - weil der Weg des Lichts durch die Plasmaatmosphäre länger wird.

Danke für den Tipp mit den Dielektrischen Spiegeln, diese werden auch Dichroitische Spiegel genannt und finden scheinbar recht häufig Verwendung, vor allem auch bei Lasern, da metallische Spiegel durch den Laser belastet werden.


Die Überlegungen scheinen einfacher zu sein, wenn man Photonen als Wirkungsüberträger einsetzt; ich könnte mir aber wirklich gut vorstellen, dass es keine Photonen gibt und es sich wirklich nur um die Wirkungsübertragen eines Elektrons oder Protons auf ein anderes Elektron oder Proton handelt, gänzlich ohne ein Photon zu bemühen. Ich habe nämlich ein Problem damit, mir vorzustellen oder zu erklären, wie ein Photon entstehen soll und vor allem aus was es bestehen soll - ein Stück Elektron vielleicht?    


MfG


McDaniel-77


   

Re: Wozu Photonen?

von Slim_Jim am 28.12.2012 11:48

@McDaniel-77: 

ich find´s ganz gut so, weil ich mir momentan nicht vorstellen kann wie man die vielfältigen eigenschaften des photons bzw der elektromagnetischen strahlung aus den eigenschaften der elektronen heraus beschreiben will. d.h. ja nicht, das ich es nicht für möglich halte, jedoch scheint mir dieses modell "photon" als äußerst praktisch.


welche asymmetrie meinst du bei dem elektron? höre ich zum ersten mal :)
die verbände von molekülen werden durch viele verschiedene bindungsarten gebildet, die eine stärker (ionenbindung), die andere schwächer (wasserstoffbrückenbindung) etc.. diese anordnungen haben dann auch wieder spezifische eigenschaften bzgl. leitfähigkeit, stabilität, rotations- und vibrationsfrequenz u.v.m. kommt dadurch, wie die jeweiligen elektronenorbitale aussehen, hantelförmig (p-orbital), kugelsymmetrisch (s-orbital), naja wirste ja wissen wie die lehrmeinung ist, denke ich...? jedenfalls spielt ja der spin wirklich ne rolle dabei, jedoch weiß ich nicht wie man sich den vorstellen kann und deshalb interessiert mich wie du das mit asymmetrie meinst...


wir behandeln elektronen (teilweise) wie echte teilchen, was oft in erster näherung hinkommt. jedoch wurde noch kein elektron beobachtet, sondern nur die WW. ein anderes modell vom elektron ist das einer welle, es geht nämlich sehr wohl ein elektron auf diese weise zu beschreiben und in einem transmissionselektronenmikroskop sind das 2 komplementäre modi, die unterschiedliche informationen über die untersuchte probe bringen. die elektronen(materie)wellen interferieren in der bildebene, wodurch ein amplitudenkontrast entsteht welches durch fouriertransformation in ein phasenkontrast umgewandelt werden kann. hier wurde also das elektron als einfallende ebene welle behandelt! (hochauflösende (HR)TEM )
für mich war dieer fakt sehr interessant, auch weil die auflösung extrem gestiegen, da abbildungsfehler minimiert werden konnten und ich eine ortsauflösung von annähernd 0,8 angstrom, also 0,08nm hinbekommen hab. gerne kann ich auch mal n foto hochladen, wo die einzelnen atome zu sehen sind. dadurch konnte ich kristallfehler im aufbau der schicht, was durch fehlerhaftes aufwachsen in dem beschichtungsprozess, wie CVD o.ä., hervorgerufen wurde. die gitterkonstanten können bestimmt werden und auch die anzahl der atomlagen konnte abgeschätzt werden... also könnte ich jetzt auich behaupten, das elektronen wellen sind, denn diese scheinen zu existieren, jedenfalls erscheinen sie mir recht real, da ich mit ihnen arbeiten kann und informationen über meine probe bekomme, die der wahrheit entsprechen, was man ja an den jeweiligen eigenschfaten der schichten festmachen kann.

interferenzen haben nix mit wellen zu tun? ist das eine alternative aussage? hab ich bis jetzt selten so gehört...

meiner (lehrmeinungsgeprägten) ansicht nach können nur wellen interferieren (teilchen stoßen elastisch oder inelastisch). ich verstehe ja, wie du das mit den teilchen der welle meinst, jedoch kann eben ein photon als ebene welle beschrieben werden, die mit einer anderen ebenen elektronenwelle interferiert, wodurch wieder so ein amplitudenkontrast entsteht, welcher durch ne wellenfunktion beschrieben werden kann.


doch, ne unendliche gesamtheit keine ahnung, über unendlichkeit nachzudenken macht doch verrückt oder? :)


nicht nur sichtbares licht... deswegen sind laser auch so gefährlich, man sieht das licht nicht, aber es ist intensiver wie das sonnenlicht... man merkt´s denn irgendwann, dann isses aber zu spät und man hat n toten fleck aufm auge. meinst du mit ausrichtung der elektronen die (elektronische) besetzungsinversion, um die stimulierte emission zu erreichen? 


möchtest du die fragen mit deinem modell erklären, denn die erklärung aus der optik finde ich ebenfalls recht logisch...?
ein super bsp hatte ich letztes jahr bei dem rauskam, dass silizium-wafer infrarotes licht transmittieren lassen und sichtbares licht abgeblockt wird. anders eben bei glas, das einen großen teil des sichtbaren lichtes durchlässt oder die metalle, die fast jede elektromagn. welle reflektieren, wodurch der metallische glanz entsteht. diese eigenschaften sind eng verknüpft mit den bindungsarten und wo leitungsband und valenzband liegt. bei silizium ist es eine bandlücke von 1,1eV, mit welcher ganz einfach die grenzwellenlänge berechnet werden kann (lambda=h*c/E_bandlücke). metalle können aber ab einer bestimmten schichtdicke ebenfalls transparent werden... also im grunde schon elektromagn. innere strukturen durch die verschiedenen bindungen und die anzahl der atomlagen bzw schichtdicke. dazu sind vllt auch dielektrische spiegel interessant die 99,96% reflektieren können. oder auch lambda-viertel-schichten oder lambda-halbe-schichten, die entweder dieses lambda reflektieren bzw tranmittieren lassen, je nachdem ob man die schicht ein vielfaches von lambda-halbe nimmt oder doch lambda-viertel dick macht.... interessiert? wenn ja, hab ich material dazu...


stimmt, da habe ich mich wieder schwammig ausgedrückt... 


verbal hat raphael das gut erklärt, jedoch sieht die quantifizierung der effekte recht kompliziert aus. die inelastischen stöße des photons mit materie sind im intergalaktischen und galaktisschen raum wohl recht gering und mit ner geringen wahrscheinlichkeit gesegnet. sie treten auch schon in festkörper mit teilchendichten über 10^23 teilchen/cm³ (vgl weltraum bis 100 teilchen/cm³ in großen molekularwolken) mit wahrscheinlichkeiten von wenigen 10^-5% auf(ramaneffekt). der comptoneffekt kann hingegen nicht viel energie des photons abzapfen, weil ja auch das photon abgelenkt werden würde wodurch ein verwaschenes bild der entfernten sterne entstehen müsste.

@oli: ich finde photonen selbst auch sehr sinnvoll und auch gut anwendbar, egal ob als welle oder als teilchen (welle hat sich eig mehr bewährt,, die maxwellgleichungen sind schon echt genial.... nur eben ab und zu schwer vorstellbar, aber die effekte aus der nicht-linearen optik ließen sich anders nicht bestimmen, da brauch eben die elektrische und die magnetische feldkomponente, um diese zu bestimmen)

Wer nur so tut als bringe er die Menschen zum Nachdenken, den lieben sie. Wer sie wirklich zum Nachdenken bringt, den hassen sie. - Aldous Huxley

Jeder Fehler erscheint unglaublich dumm, wenn andre ihn begehen. - Georg Christoph Lichtenberg

Re: Wozu Photonen?

von McDaniel-77 am 28.12.2012 01:28

@Oli: Das denke ich auch .


Übrigens nimmt ja nur die Intensität einer Strahlungsquelle mit dem Faktor 1/r² ab, nicht aber die Energie einer einzelnen Wirkungsübertragung (Photon).


Wie Raphael die Rotverschiebung des Lichts logisch durch die Plasma-Effekte erklären kann, nimmt die Wirkung eines einzelnen Prozesses (Photon) nur durch zwischengeschaltete Interaktionen (inelastische Wechselwirkung) ab.


MfG       

Re: Wozu Photonen?

von Oli am 27.12.2012 22:10

Träger von Wechselwirkungen sind immer dann nötig, wenn eine Distanz zwischen wechselwirkenden Teilchen zu überbrücken ist. Bei unbegrenzt großen Teilchen sind sie nicht nötig - denke ich...

Dennoch halte ich es für sinnvoll, Photonen zur Beschreibung unserer Modelle zu verwenden - ungeachtet, ob sie real sind oder nicht.

Re: Wozu Photonen?

von McDaniel-77 am 27.12.2012 17:41

Hallo @Slim Jim: Gute Einwände die Du hier anführst.

Was mich zu der Überlegung brachte, wir können keine Photonen nachweisen, sondern immer nur die Wirkung von (beschränken wir uns auf) Elektronen auf Elektronen.

Als Rekombination versteht man doch das Gegenteil der Ionisation. Protonen und Elektronen ziehen sich an, diese Wirkung beschleunigt die beiden aufeinander zu. Die Potentielle Energie wandelt sich dabei in Kinetische Energie um. Damit die Rekombination erfolgreich verläuft, muss die überschüssige Energie abgegeben werden. In der Standardtheorie übernimmt ein Photon diese Aufgabe der Energieübertragung.

Die Sache ist die, warum extra ein Photon bemühen, wenn es doch auch ohne geht? Momentan ist es so, dass man für jede Interaktion der Teilchen Photonen als Vermittler einsetzt. Derweil könnte man sich das sparen, indem man einfach anfängt, direkt, natürlich auch mit der Verzögerung der endlichen Wirkungsübertragungsgeschwindigkeit, Elektronen auf Elektronen wirken zu lassen – ohne zusätzlichen Vermittler.

Eine Billardkugel drückt eine andere Billardkugel weg, ohne die Luft dazwischen als Vermittlerin zu bemühen. Sieht man genauer nach, drücken Atome der einen Billardkugel Atome der anderen Billardkugel weg, das liegt daran, dass die Atome von Elektronen eingehüllt sind, welche abstoßend auf andere Elektronenhüllen wirken können. Es gibt nämlich auch das Phänomen der Chemischen Bindung oder Dipol-Dipol-Wechselwirkungen etc. dort ziehen sich Atome an und bilden Verbände oder Moleküle. Nach meiner Vorstellung hängt das eng mit der Asymmetrie der Elektronen (Spin) zusammen.

Interferenz
Der Interferenzversuch hat doch nichts mit Wellen zu tun. Wasserwellen oder Schallwellen sind keine Wellen, sondern bewegte Wasser- bzw. Luft-Teilchen. Ein Elektronenstrahl besteht aus Elektronen, das sind echte Teilchen (Objekte) genauso wie bei Wasserwellen, der Spalt besteht ebenfalls aus Atomen, also echten Teilchen (Elektronen und Protonen). Der Spalt übt eine Wirkung auf die Elektronen aus, die nahe an ihm vorbei fliegen - je näher desto stärker. Das hat mit der Elektromagnetischen Wechselwirkung zu tun. Das gleiche Prinzip wird auch im Elektronen-Mikroskop benutzt.

Da es keine einzelnen Elektronen per se gibt und einfach Alles mit Allem gegenseitig in Wechselwirkung steht und es außerdem wahrscheinlich unendlich viele Elektronen im unendlich ausgedehnten „Universum" (es gibt keine Gesamtheit aller Dinge, wenn es unendlich ist, oder?) gibt, findet sich immer irgendwann ein Empfänger der Wirkung.

LASER
Über den Laser habe ich mir auch schon Gedanken gemacht. Ein Laser gibt eine gerichtete Wirkung von sichtbarem Licht aus, d.h. die Ausrichtung der Elektronen muss irgendwie gleichgeschaltet werden, das wird durch Resonanz erreicht.

Wie funktioniert ein Spiegel?
Ist es einfacher eine Erklärung zu finden, welche es einem Photon ermöglicht von einer Oberfläche (Elektronenhülle eines Atoms) reflektiert zu werden oder ist es einfacher eine Erklärung zu finden, welche die Wirkung eines Elektrons auf eine Elektronenhülle eines in einer Oberfläche befindlichen Atoms zu reflektieren?
Spiegel werfen nicht alle Wirkungen/Photonen zurück, sondern nur bestimmte.
Warum wird Strahlung/Wirkung absorbiert, warum sind manche Materialien durchlässig für bestimmte Strahlungen/Wirkungen und andere nicht?
Warum lässt Glas Licht fast vollständig hindurch, während eine Stahlplatte gleicher Dicke das nicht kann? Hat es wirklich etwas mit Photonen zu tun oder doch mit der inneren elektromagnetischen Struktur der Materialien?
Das sind Fragen, die ich in Zukunft beantworten möchte.


MfG

McDaniel-77    

Re: Wozu Photonen?

von Slim_Jim am 27.12.2012 11:16

ich seh momentan noch nicht den sinn hinter deinen überlegungen... soll es die beschreibung von licht oder wärme bzw. strahlung im allgemeinen erleichtern?

photonen werden nicht nur durch quantensprünge der elektronen emittiert, sondern auch bei rekombination von teilchen, was ja durch den massendefekt beschrieben werden kann. die abnahme der wirkung mit 1/r² zeigt doch auch nur ne kugelsymmetrie bei strahlungsverteilung und ist kein indiz für ne verifizierung deines postulats.

elektronen übertragen ihre energie auf mehrere andere elektronen (z.b. bei kollisionen). ich hatte ja schonmal von einem transmissionselektronenmikroskop oder dem rasterelektronenmikroskop gesprochen. dabei werden die elektronen beschleunigt und geben ihre kinetische energie an mehrere elektronen ab, weshalb ein größerer bereich mit wechselwirkungsprozessen gebildet wird. durch die zugeführte energie können photonen emittiert werden oder sogar elektronen aus dem material geschlagen werden, wenn die übertragene energie der der austrittsarbeit entspricht.

wie würdest du mit deinem postulat das interferenzmuster beim doppelspalt erklären, also die welleneigenschaften der photonen? würdest du dazu die welleneigenschaften von elektron und proton hinzuziehen?
wie würde bei dir ein laser funktionieren? 

Wer nur so tut als bringe er die Menschen zum Nachdenken, den lieben sie. Wer sie wirklich zum Nachdenken bringt, den hassen sie. - Aldous Huxley

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Wozu Photonen?

von McDaniel-77 am 27.12.2012 01:48

Hallo liebe Nachdenker,

seit den Überlegungen zum Elektron (Proton), wie es denn als Objekt beschaffen sein könnte, mit seiner unendlichen Wirkungs-Reichweite, kam ich auf die fixe Idee, Photonen sind nur ein Konzept und nicht real und auch nicht notwendig!
Gemeinhin werden Photonen als die Überträger der Elektronmagnetischen Wechselwirkung bezeichnet. Was heißt das?
Ein glühend heißer Glühfaden emittiert Photonen im sichtbaren Licht. Auch wenn der Glühfaden nicht heiß ist und seine absolute Temperatur nur über 0 K liegt, emittiert er Strahlung (Photonen). Tut er das wirklich?

Was ist Strahlung?

Strahlung ist die Wirkung eines Objekts auf ein anderes Objekt oder im Allgemeinen die Wirkung eines Elektrons (Proton) auf ein anderes Elektron (Proton). Wenn Licht emittiert wird, erzeugt laut Lehrmeinung ein Elektron beim Schalenübergang ein Photon. Dieses Photon fliegt bis zum nächsten Elektron, wobei dieses Elektron die Energie des Photons absorbiert. Im Prinzip wird nur ein Zustand übertragen, das Photon ist lediglich das Vehikel in der Theorie.

Nach meinen Überlegungen sind Elektronen (Protonen) Objekte mit unendlicher Ausdehnung, deren Wirkung (Einfluss-Bereich) mit dem Faktor 1/r² abnimmt. Demnach könnte ein Elektron (Proton) die Energie auch direkt auf ein anderes Elektron (Proton) übertragen, ohne ein Photon zu bemühen, weil Elektronen (Protonen) sich gegenseitig spüren und auf einander einwirken.
Laut Standard-Theorie nimmt die Strahlungsintensität ebenfalls mit dem Faktor 1/r² ab und steht darin in Übereinstimmung mit meinen Überlegungen.

Wie wird denn nun die Energie von einem Elektron zum anderen übertragen?

Die Energieübertragung ist gerichtet, d.h. ein Elektron überträgt seine Energie immer nur auf ein anderes Elektron und nicht auf mehrere. Diese Aufgabe wird heute noch dem Photon zugesprochen, welches als Teilchen alleine unterwegs ist und eben nur einmal seine Wirkung entfalten kann und zwar am Ort seines „Auftreffens". Die Richtung der Wirkung könnte auf die Asymmetrie des Elektrons (Proton) zurück zu führen sein. In einem Permanentmagneten ist diese Wirkungsrichtung bereits fixiert.

Die von mir erwähnte Asymmetrie würde in der Lehrmeinung dem Spin entsprechen. Elektronen besitzen einen Spin, der quasi eine Richtung vorgibt. Das Gleiche gilt für Protonen, welche ebenfalls einen Spin besitzen.

Für heute muss ich schließen – die Müdigkeit verlangt nach Schlaf.


MfG


McDaniel-77