Photon und Elektromagnetische Welle

[Frau Holle]

Alle mir bekannten diesbezüglichen Versuche zeigten, dass die Quantologen keine Ahnung von Optik hatten.

Dann zitiere die doch mal und zeige, was sie falsch machen, oder wenigstens einen von denen.

Sie „glauben“ ja, es gäbe eine quantenphysikalische Beschreibung von optischen Spektrometern.
Das Vorhandensein einer Sache ist beweisbar, das Nichtvorhandensein einer solchen ist nicht beweisbar.
Also sind nur Sie in der Bringschuld.

Du kneifst also. Das war eh klar.

Dass die QED die derzeit umfassende Theorie zum Licht und EM-Wellen ist kann ich beweisen. Das steht ja überall. Siehe z.B. die Feynman Lectures. Dass sich damit von dir dir genannten Geräte erklären lassen ist also nur logisch, auch wenn ich das nicht konkret beweisen kann.

Du behauptest ja, dass dir diesbezügliche Versuche von "Quantologen" bekannt sind. Kannst aber keine zitieren. Schon deine abschätzige Wortschöpfung "Quantologen" zeigt, das das verlogen ist. Du kennst keine solchen Erklärungsversuche.

Ist ja auch ganz logisch wenn man weiß, wie aufwendig die Berechnungen schon für einzelnes Teilchen und einen einzigen Detektionsort sind. Ganze Geräte mit solchen Berechnungen beschreiben zu wollen wäre Wahnsinn. Deshalb gibt's auch keine solchen Erklärungsversuche.

Also vergiss es. Ernsthaft ein bisschen Grundlagenforschung treiben kann man mit dir nicht. Das ist wohl auch der Grund, warum du in diesem Forum rumlungerst und überall sonst, wo es ernsthaft wissenschaftlich zugeht gleich wieder rausfliegst oder zumindest deine Fäden geschlossen oder gelöscht werden.
 

[Frau Holle]

Also geben Sie zu, dass weder die Quantentheologen noch Sie wissen, wie einfach optische Spektrometer physikalisch zu erklären sind.

Hä? Klar weiß ich das. Auch quantenmechanisch ist das Prinzip einfach, wenn man verstanden hat, wie die QED Lichtausbreitung und Interferenz z.B. am Doppelspalt grundsätzlich erklärt. Es geht beim Spektrometer ja nur um Interferenz. Wenn das mal im Grundsatz klar ist, dann ist damit automatisch auch dein Spektrometer physikalisch erklärt.

Aber das reicht dir ja nicht, ist dir wohl nicht "physikalisch" genug. Ist quantenmechanisch etwa nicht physikalisch und die QED nur Esoterik oder wie oder was?

Mit den "aufwendigen Berechnungen" bezog ich mich auf Feynmans Pfadintegrale für einzelne Photonen in der QED. Diese für ein Spektrometer mit vielen Photonen im Detail vorzurechnen wäre Wahnsinn. Man muss nur das Prinzip verstanden haben, dann ist die QM-Erklärung einfach. Die QED leugnet ja nicht die Wellennatur des Lichts, erklärt sie nur detaillierter statt wie in den Anfängen der QM "dangerously misleading" einfach damit, dass ein Photon sowohl Welle als auch Teilchen sei oder sich so verhält.

Nochmal für Begriffsstutzige: Ein Photon ist per Definition ein Teilchen, eine Anregung im omnipräsenten elektromagnetischen Feld. Das wellenartige liegt im Feld, nicht im Teilchen.

Du gibst also zu, dass du gar nicht weißt wovon wir hier reden und Fachwissen nur vorgaukeln willst.
 

[Frau Holle]

Also geben Sie zu, dass weder die Quantentheologen noch Sie wissen, wie einfach optische Spektrometer physikalisch zu erklären sind.

Hä? Klar weiß ich das. Auch quantenmechanisch ist das Prinzip einfach, wenn man verstanden hat, wie die QED Lichtausbreitung und Interferenz z.B. am Doppelspalt grundsätzlich erklärt. Es geht beim Spektrometer ja nur um Interferenz. Wenn das mal im Grundsatz klar ist, dann ist damit automatisch auch dein Spektrometer physikalisch erklärt.
Aber das reicht dir ja nicht, ist dir wohl nicht "physikalisch" genug. Ist quantenmechanisch etwa nicht physikalisch und die QED nur Esoterik oder wie oder was? ... 

Warum können Sie dann keine Quelle zitieren, die die Funktion eines 50:50-Strahlteilers in einem
Interferometer mittels Quantenphysik physikalisch korrekt erklären könnte?

Du weichst aus. Definiere "physikalisch korrekt" und beantworte die Frage:

Ist quantenmechanisch etwa nicht physikalisch und die QED nur Esoterik oder wie oder was?

Das ist eine ernst gemeinte Frage, die eine Antwort verlangt, keine bloß rhetorische.

Dein 50:50-Strahlteiler ist nur eines der Bauelemente vom Spektrometer, das du mit QM "physikalisch korrekt" beschrieben sehen willst. Daneben gibt es mindestens noch Spiegel, die man dann auch mit QM "physikalisch korrekt" beschreiben müsste. Den Teil hatten wir aber schon vor Wochen abgehakt.

In dem von Ihnen zitierten Video sagt Feynman ja selbst, dass das wofür er den Nobelpreis erhielt, gar nicht zu verstehen sei.

Ist deine Erklärung vom Welle-Teilchen-Dualismus etwa besser zu verstehen? Ein Photon verhält sich mal wie ein Teilchen, mal wie eine Welle, Punkt. Aber wie und warum ist damit noch weniger zu verstehen als mit der QED. Die kann immerhin beschreiben, was genau die Welle und was das Teilchen ausmacht. Und so wird der Dualismus weitgehend auflöst, jedenfalls verständlicher beschrieben als in deiner Version, die laut Feynman nur "dangerously misleading" ist.

In deiner klassischen, geometrischen Wellenoptik gilt z.B. einfach das Fermatsche Prinzip. Schön einfach, aber damit ist nicht zu verstehen, woher die Photonen "wissen", welches der schnellste Weg zum Ziel ist, den sie angeblich von der Quelle zum Ziel immer nehmen, sogar um den Preis der Brechung.

Die QED erklärt das viel verständlicher: Sie wissen es nämlich nicht und können es auch nicht wissen. Der schnellste Weg ist lediglich der klassische Grenzfall für in Summe viele Photonen, den man mit der QED als den wahrscheinlichsten von unendlich vielen möglichen Wegen sehr korrekt und beliebig genau berechnen kann. Das Fermatsche Prinzip versagt fundamental beim einzelnen Photon, denn das nimmt nicht zwingend den schnellsten Weg. Der ergibt sich nur statistisch in Summe. Das ist offenbar "physikalisch korrekt", denn die Rechnung wird ja in jedem entsprechenden, physikalisch realen Experiment bestätigt.

Also nochmal die Frage: Ist das etwa keine Physik, Feynman & Co. sind Esoteriker oder was?

Aber du kannst es auch gerne lassen, führt eh zu nichts.
Worum es mir eigentlich geht: Siehe nächsten Post.
 

[Frau Holle]

 
Mir wird das ad-hominem-Geplänkel mit @hmpf hier zu blöd und wir weichen ohnehin vom eigentlichen Thema ab.

Im Eingangspost versuche ich ja gerade, dem Geheimnis dem Photons ohne die QM theoretisch auf den Grund zu gehen.

Also zurück zur Eingangsfrage:

Die Ausgangssituation ist denkbar einfach: Die Tatsache, dass eine Ladung (Quelle) beschleunigt ist, wird in einiger Entfernung von einer Probeladung (Ziel) bemerkt, fertig. Die Information über die Beschleunigung ist also ganz offenbar durch den Raum von der Quelle zum Ziel gereist.

Wenn man nun einfach mal annimmt, dass das, was da reist ein sog. Photon ist, weil es ja von der Quelle zum Ziel "strahlt" und dort eine Wirkung hat, dann müsste man doch auch ganz einfach logisch schließen können, was genau ein solches Photon ausmacht: Nämlich die mehr oder weniger schnelle Änderung von Feldstärken. Soweit doch ganz einfach und ganz klassisch ohne jede QM.

Ist das nun verständlich oder nicht? Wenn nicht, was ist daran falsch? Ist es zu einfach?

Noch eine Bemerkung zu den Photonen. Diese sind Teil des Standard-Modells der Physik. Sie dienen auch als "Austauschteilchen" etwa zwischen elektrisch geladenen Teilchen. Sie gehören zu der Gruppe der Bosonen, bei denen zwei Teilchen des selben Zustandes an einem Ort sein können. Daher ist dies mit der "Lokalität" schon nicht einfach zu verstehen.

Das geht mir schon viel zu weit. Standardmodell, Austauschteilen, Bosonen... da kommt man vom Hundertstel ins Tausendstel und das Ganze wird beliebig kompliziert. Man sieht den Wald vor lauter Bäumen nicht.

Als Autodidakt habe ich beste Erfahrungen damit gemacht, dass man sich auf das Wesentliche einer Fragestellung konzentriert und alles andere, was sonst noch an Informationen dazu herumgeistert erst mal in die Schublade "unwichtige Details" packt. Die kann man dann bei Bedarf öffnen und ein weiteres Detail hinzunehmen um zu sehen, ob es auch ins Puzzle passt, das das man schon teilweise passend gelegt hat. Wenn nicht, dann schaut man eben woran es liegt. Idealerweise passt es dann an anderer Stelle vom Ganzen. Insgesamt muss schließlich alles passen, aber das ist das Ziel, und wir sind erst am Anfang, jedenfalls ich hier im Faden.
 

[Frau Holle]

Also erklären Sie mittels Quantenphysik physikalisch wie die Reflektion eines 50:50-Strahlteilers je nach
eingestelltem Gangunterschied zwischen nahezu 0 und 100 % variiert werden kann!
Besser noch, Sie könnten eine Quelle zitieren, die das mittels Quantenphysik erklären könnte.

Abgelehnt. Das ist hier nicht mein Thema. Ich muss nicht für dich arbeiten und bin dir keine solche Erklärung schuldig. Mach dich kundig oder öffne ein separates Thema dafür. Vielleicht erbarmt sich jemand anderes und erklärt's dir.

Und bevor du mir wieder etwas unterstellst: Nein, ich gebe damit nicht zu, das ich ein unfähiger Hochstapler bin und Fachwissen nur vorgaukeln will. Richtig ist vielmehr: Ich gebe zu, dass mich dein Spektrometer einfach nicht interessiert und ich meine Zeit damit nicht weiter verschwenden will. Das ist alles.

Worum es mir hier geht habe ich oben ausführlich dargelegt. Wenn du nichts Konstruktives dazu beitragen kannst oder willst, auch gut.
 

[Frau Holle]

Sie hatten behauptet, man könne mittels Quantenphysik optische Spektrometer, Polarisatoren und
UKW-Antennen am besten erklären.

Diese Geräte hast nur du ins Spiel gebracht, mich haben sie nie interessiert. Und definiere "am besten". Das wäre so unnötig wie für eine Mondmission die ART zu bemühen. Newton reicht dafür allemal, ist ja nicht falsch, nur unvollständig. Die Quantenfeldtheorie erklärt Photonen und EM-Wellen eben auf fundamentaler Ebene, wenn man es ganz genau wissen will, im Unterschied zur klassischen Wellenoptik, die du vielleicht gelernt hast und zur Erklärung eines Spektrometers auch allemal ausreicht. Deine Wellenoptik ist ja nicht falsch, nur unvollständig.

Wenn man verstehen will, was Photonen und elektromagnetische Wellen sind, kommt man um das Studium
von Interferometern nicht herum. Ich habe diese Geräte seit 1978 entwickelt.

Zum entwickeln dieser Dinger muss man kein Physiker sein. Heutzutage lernt man das im Studiengang Mechatronik. Es reicht, wenn man die Formeln der Wellenoptik nachplappern und ein bisschen damit rechnen kann. Heute macht das eine KI ganz ohne tiefere Einsicht in die fundamentalen Zusammenhänge, schneller und besser als du. Darauf brauchst du dir nichts einzubilden. Es ist nur Handwerk, kann jeder Rechenknecht.

Die Kollegen von der Theoretischen Physik haben wir an der Uni übrigens Theoristen genannt.

Das sagt viel. Die Theorie spielte demnach bei euch eine untergeordnete Rolle. War ja zu vermuten, wenn man deine zahlreichen logischen Fehlschlüsse kennt. Zum Theoretiker hättest du es damit nicht bringen können. Der running Gag ist für mich immer noch der Autoreifen. Damit hast du wirklich den Vogel abgeschossen.
 

[Frau Holle]

Also erklären Sie mal die Funktion eines Strahlteilers im Interferometer mittels Quantenphysik!

Nein! Habe ich mich denn nicht klar ausgedrückt? Was hast du da mal wieder nicht verstanden?
 

[Frau Holle]

Also erklären Sie mal die Funktion eines Strahlteilers im Interferometer mittels Quantenphysik!

Nein! Habe ich mich denn nicht klar ausgedrückt? Was hast du da mal wieder nicht verstanden?
 

Also verstehen Sie nicht einmal ansatzweise, wie Photonen und elektromagnetische Wellen mit ihrer Umwelt wechselwirken.
Warum wollen Sie dann genau über dieses Thema hier rumlabern?

Weil ich es besser verstehen will und nicht wie du und die meisten anderen hier vorgebe, die Weisheit mit dem Löffel gefressen zu haben. Dabei hilft mir ein Spektrometer erst mal überhaupt nicht. Es sagt mir nicht das, was ich wissen will.

Erst mal geht es mir darum, wie eine EM-Welle und ein Photon bei beschleunigter Ladung überhaupt entsteht, siehe Eingangstext. Da nützt mir doch ein Spektrometer nichts, wo bereits massenhaft fertige EM-Wellen und Photonen ihr Unwesen treiben. Ihre Entstehung wird damit überhaupt nicht erklärt.

Aber naja, wie ich sehe, kann mir hier eben niemand sagen, was lehrbuchmäßig an meiner einfachen Überlegung vom Photon als lediglich schnelle Feldänderung richtig oder falsch ist (siehe Eingangsbeitrag). Macht ja nichts, es war einen Versuch wert.

Inzwischen habe ich meinen Eingangstext mal einer KI gegeben. Die versteht wenigstens auf Anhieb was ich sage und worauf ich hinaus will. Die blitzschnelle Antwort ist dementsprechend auch wesentlich hilfreicher.

Kurz: Meine Vorstellung ist teilweise richtig, aber nicht ganz. Laut KI entsteht bei einmaliger Beschleunigung immer eine EM-Strahlung mit vielen Frequenzen, und ein Photon ist dann ein kleines Wellenpaket, nicht bloß die steile Flanke einer einzigen Frequenz. Muss mir das aber noch ein paarmal durchlesen, sacken lassen und Rückfragen stellen.
 

[Rudi Knoth]

@Frau Holle und der nochmaligen Frage am Anfang:

Erst mal geht es mir darum, wie eine EM-Welle und ein Photon bei beschleunigter Ladung überhaupt entsteht, siehe Eingangstext. Da nützt mir doch ein Spektrometer nichts, wo bereits massenhaft fertige EM-Wellen und Photonen ihr Unwesen treiben. Ihre Entstehung wird damit überhaupt nicht erklärt.

Also wie EM-Wellen "klassisch" entstehen habe ich gestern Nachmittag schon geschrieben. Eine so erzeugte EM-Welle besteht aus sehr vielen Photonen. Im Falle der hier genannten UKW-Antenne als Strahlungsquelle ist die Strahlungsleistung auf so viele Photonen mit derselben Energie verteilt, daß dort der Nachweis einzelner Photonen bisher meines Wissens nach nicht erbracht wurde. Die Strahlung von beschleunigten Ladungen gibt es in Form von Synchrotronstrahlung auch. Allerdings besteht diese auch aus einer größeren Zahl von Photonen unterschiedlicher Energie. Also die Photonen sind nach dieser Sicht Teile der gesamten Strahlungsenergie sowie des Lichtdrucks (Impuls).

Im Falle von Emissionslinien im Spektrum von Gasentladungslampen ist der Vorgang noch ein Anderer, weil dann Elektronen zwischen unterschiedlichen Energiezuständen wechseln. Dann entstehen entsprechend Photonen oder sie werden im umgekehrten Fall absorbiert (Fraunhoferlinien). Dann ist die Energie eines solchen Photons gleich der Differenz zwischen den Energiezuständen.

Im Falle von Atomkernen gibt es im Kern auch solche Energiezustände und die erzeugten Photonen heissen dann Gammaquanten. Diese sind schon gut mit etwa einem Geigerzähler zählbar. Allerdings gibt es auch bei diesen Photonen Welleneigenschaften, Was in meinem Diplomarbeitsexperiment an Kristallgittern festgestellt werden konnte. Wobei da die Energie der Photonen und damit die entsprechende Wellenlänge eher im Bereich der Röntgenstrahlung. Röntgenstrahlung hat auch Linien, die durch Energiezustände von entsprechend stark gebundenen Elektronen im Atom herrühren.

Soweit der Exkurs zum Thema EM-Wellen und Photonen von meiner Seite.

Gruß
Rudi Knoth

[Rudi Knoth]

...
Im Falle von Emissionslinien im Spektrum von Gasentladungslampen ist der Vorgang noch ein Anderer, weil dann Elektronen zwischen unterschiedlichen Energiezuständen wechseln. Dann entstehen entsprechend Photonen oder sie werden im umgekehrten Fall absorbiert (Fraunhoferlinien). Dann ist die Energie eines solchen Photons gleich der Differenz zwischen den Energiezuständen. ...

Das ist korrekt, trifft aber nicht nur für Gasentladungslampen zu.
Auch in der Erdatmosphäre emittieren CO2-Moleküle bei minus 60 °C auf ihrer 15 µm-Absorptionsbande:

Die Bildunterschrift stammt von dem CO2-Theologen Prof. Eisele der Uni Heidelberg.
Korrekt müsste es heißen: Die Strahlung außerhalb des Atmosphärischen Fensters (8 – 13 µm) wurde von
den Treibhausgasen H2O und CO2 emittiert.

Nun das habe ich nicht behandelt. Mehratomige Gasmoleküle können Dipolschwingungen ausführen und auch durch Rotation weitere Frequenzen emittieren oder absorbieren.

Gruß
Rudi Knoth