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Photon
Standardmodell
Komposition	Elementarteilchen
Wechselwirkungskräfte	Schwach, elektromagnetische Kraft und Erdanziehungskraft
Symbol	γ
Masse	0
Elektrische Ladung	0
Spinne	1

Zwei Elektronen stoßen sich gegenseitig ab, weil sie ein Photon austauschen.

Photonen (Altgriechisch: φῶς, phōs, Licht) sind Elementarteilchen von dem Standardmodell der Teilchenphysik. Sie haben nicht Restmenge und bewegen Sie sich im Vakuum mit dem Lichtgeschwindigkeit her. Licht, sowie alle anderen elektromagnetische Strahlung, besteht aus Photonen. Das Photon ist es Messgerät Boson dass die elektromagnetische Kraft tragen.

Je nach verwendetem Messaufbau, gebruikte Strahlung, eigentlich eine Form von form Energie, die Eigenschaften von Wellen oder aus einem Strom von Photonen. Das nennt man Welle-Teilchen-Dualität.

Photonen werden auch Lichtteilchen genannt und insbesondere bei gamma Strahlen, mit dem griechischen Buchstaben γ (Reichweite) angegeben.

Geschichte

Es war Albert Einstein dass es photoelektrischer Effekt wofür er 1921 den Nobelpreis erhielt. Photonen erklärten mit dieser Theorie die verschiedenen Energiezustände von Elektronen. Diese Theorie ist die Grundlage der Operation von Solarplatten.

Bewegte Ladungen emittieren Photonen. Laut der Das Atommodell von Bohr können die Elektronen in a Atom befinden sich nur in Bahnen in bestimmten Abständen vom Kern, in denen sie keine Photonen emittieren.

Ursprung

Photonen können von einem Atom emittiert werden, wenn a Elektron von a Elektronenhülle kehrt zu einer Schale mit einem niedrigeren Energiezustand zurück. Die freigesetzte Energie wird in Form eines Photons emittiert. Photonen können auch Kernreaktionen werden erzeugt, wenn ein Kern von einem angeregten Zustand in einen niedrigeren Energiezustand fällt. Photonen können auch mit interagieren Elementarteilchen oder der spontane Zerfall eines Elementarteilchens, um ein anderes freizusetzen. Wenn ein Elementarteilchen und sein Antiteilchen kollidieren, alle können Masse in ein energiereiches Photon umgewandelt werden und umgekehrt.

Licht

Licht ist elektromagnetische Strahlung in einem Frequenzbereich, die von bestimmten Zellen in unserem Augen kann beobachtet werden. Es kann gleichzeitig Wellen- und Partikelcharakter haben. Dies kann dann mit der Unsicherheitsbeziehung von angenähert werden Heisenberg und Erwin Schrödingers Gedankenexperiment, Schrödingers Katze.

Geschwindigkeit

Leichte Partikel bewegen sich mit dem bewegen Lichtgeschwindigkeitc, die in a Vakuum genau 299 792 458 ich/so beläuft sich auf. Von dem spezielle Relativitätstheorie folgt, dass ein Teilchen mit a Restmenge größer als 0 kann nie die Lichtgeschwindigkeit erreichen. Ein Photon hat keine Ruhemasse.

Ein Lichtteilchen zerfällt nicht und ist daher vollkommen stabil. Nach der speziellen Relativitätstheorie steht die Ortszeit eines Lichtteilchens still. Ein leichtes Teilchen hat daher keine Zeit, sich zu zersetzen, selbst wenn es eine endliche Lebensdauer hatte.

Plancks Formel

Bohrs Atommodell der Elementzahl ${Anzeigestil Z}$, mit Kernladung ${displaystyle Ze}$, bei der ein Elektron von Stufe 3 auf 2 fällt und ein Photon emittiert

Licht mit Frequenzν besteht aus Photonen mit EnergieE:

${displaystyle {E=hu =pc={{hc} über Lambda}}}$

mit h, das Plancksche Konstante.

Die Energie eines Photons wird nicht nur in Joule ausgedrückt, aber auch in Elektronenvolt.

Das De Broglies Hypothese weist einem Photon ein Photon zu Impuls eingestehen:

${displaystyle {p={{hu } über c}}}$

was auch geschrieben werden kann als

${displaystyle {p={h über Lambda}}}$.

Brechung

Wenn Lichtteilchen durch ein transparentes Mittel reproduzieren, scheinen sie sich langsamer zu bewegen als im Vakuum. Die niedrigere Geschwindigkeit in einem Medium ist eine scheinbare Geschwindigkeit. Photonen bewegen sich auch mit Lichtgeschwindigkeit zwischen den Atomen und Molekülen des Mediums. Wenn ein Photon auf ein Atom trifft, wird es absorbiert. Augenblicke später emittiert das Atom ein weiteres Photon mit der gleichen Energie, das sich dann wieder mit Lichtgeschwindigkeit fortbewegt. Durch diese Verzögerung scheint sich das Photon jedoch langsamer bewegt zu haben.

Aufgrund der unterschiedlichen Geschwindigkeiten entsteht eine Grenzfläche zwischen zwei Medien mit unterschiedlichen Brechungsindizes Lichtbrechung Platz. Der Brechungsindex hängt von den beiden Medien und von der Frequenzν der Strahlung.

Weißes Licht ist aus a Spektrum aus unterschiedlichen Frequenzen zusammengesetzt, d.h. aus unterschiedlichen Farben. Dieses Spektrum kann Prisma, durch Dispersion sichtbar gemacht werden.

Generelle Relativität

Einsteins generelle Relativität vorhergesagt, dass der Weg von Photonen durch Schwere wird beeinflusst. Dies widersprach der damaligen Ansicht im Jahr 1915 völlig, wurde aber später durch Beobachtungen bestätigt. Die Idee, dass sich Photonen immer entlang einer geraden Linie bewegen, musste modifiziert werden: Photonen bewegen sich entlang Geodäten. Dies sind gerade Linien in einem masselosen Raum.

Literatur

• (und) M. Born und E. Wolf. Prinzipien der Optik, 1987.
• (und) E. Hecht und A. Zajac. Optik, 1974.
• A. Kronig. Lehrbuch der Physik, 1962.
• H. Biezeveld und L. Mathot. Scoop Physik für Senioren 5/6 vwo, 1997.