Sonnenuntergang in Kassel (Lara Bendig)

Donnerstag, 29. November 2018

Die Entstehung aus dem Nichts: 1) Licht: Teilchen oder Welle?





Schickt man Licht durch einen Doppelspalt, so erhält man ein Interferenzmuster wie man es von Wellen kennt.
Mehr darüber findet man im folgenden Link, dem auch die Abbildung entnommen wurde.

Interferenz
Wenn aber Licht elektrischen Strom erzeugt, verhält es sich so, als würden Teilchen auftreffen, die schlagartig ihre Energie abgeben (Photoeffekt).

Der Zusammenhang zwischen beiden Vorstellungen wird durch Max Plancks berühmte Formel

E = h*f, h = Plancksches Wirkungsquantum 6.6*10^-34 Js,E = Photonenenergie, f = Lichtfrequenz

hergestellt.

Heute wissen wir, dass die Fragestellung an sich falsch ist.

Licht ist ein Quantenphänomen, d.h. es besteht aus Quanten.
Bei der Wechselwirkung mit Materie (also der Stromerzeugung durch Licht), verhalten  sich Quanten so, als wären sie an dieser Stelle ein Teilchen.
Bei der Ausbreitung aber verhalten sie sich so, als müsste man eine Welle zur Beschreibung heranziehen.
Das Quant ist keine Welle, sondern die Welle beschreibt die Wahrscheinlichkeit, mit der das Quant an einer bestimmten Stelle teilchenartig auftreffen könnte. Sie ist eine Wahrscheinlichkeitswelle.

Wir wollen in Zukunft Lichtquanten Photonen nennen.
Photonen gibt es in dieser Welt. Wir versuchen sie zu verstehen, in dem wir sie mit uns bekannten Konzepten wie Welle oder Teilchen beschreiben.
Das heißt nicht, dass es die Wellen oder die Teilchen in dieser Welt gibt. Von den Wahrscheinlichkeitswellen sind wir uns ganz sicher, dass sie nur in unserem Kopf existieren.

Eine bekannte Anekdote hilft uns beim Verständnis:

Im alten Germanien hatte man genaue Vorstellungen von Fabelwesen wie Einhorn und Drache, obwohl es sie in der Realität nicht gibt.
Ein Reisender aus Afrika berichtete den Germanen von Nashörnern, die es dort wirklich gibt. Kein Germane hatte jemals ein Nashorn gesehen. Sie konnten sie sich aber gut vorstellen, wenn man sie mit ihren Fabelwesen verglich: Ein Nashorn sieht von vorne aus wie ein Einhorn und hat hinten die Panzerung eines Drachens.

Und so ist es mit den Lichtquanten, den Photonen. Wir machen uns ein Bild durch den Vergleich mit unseren Fantasievorstellungen Welle und Teilchen.

Licht besteht aus Quanten. Und Quanten zeigen sich mal als Welle mal als Teilchen, aber sie sind was ganz anderes, weder Welle noch Teilchen.

Und warum schreibe ich das in diesem ersten Post?
Weil der Urknall wohl ein Quantenereignis war.


 wird fortgesetzt....








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