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Hat das Photon eine Masse?

Verfasst: 30.11.2006 20:29
von Stormbreaker
Bitte keine \"Ja, hat es.\"- oder \"Nein, hat es nicht.\"-Antworten.
- Editiert von Stormbreaker am 30.11.2006, 20:38 -

Hat das Photon eine Masse?

Verfasst: 30.11.2006 20:42
von Friedl
\"Photonen besitzen wahrscheinlich keine Ruhemasse.\"

http://de.wikipedia.org/wiki/Photon

ich schließe daraus dass man sich noch nicht sicher ist. finde es selber heraus :-O

Hat das Photon eine Masse?

Verfasst: 30.11.2006 20:50
von Stormbreaker
Und auch keine Wikipedia-Copy-Pasta, die schmeckt mir nicht.

Hat das Photon eine Masse?

Verfasst: 30.11.2006 21:15
von schwarze Pest
Welle Teilchen dualismus!
Nach diesem müssen sie eine Masse haben, haben eine! Sonst könnten sie nach Welleneigenschaften unendlich Energie transprtieren, dies können sie nicht ==> sie sind ein Teilchen und das muss Masse haben!
==> Lasertech! :-)
Und nur weils bei Wikipedia steht heißt das net das es stimmt! ;-)

EDIT:
Natürlich ist das je nach Physiker immer unterschiedlich! ;-)

Hat das Photon eine Masse?

Verfasst: 30.11.2006 21:18
von MrGroover
Hätten Photonen ne Masse, würden sie, dank ihrer Bewegung, beim Auftreffen auf Oberflächen nen Druck auf selbige erzeugen. Da mich Sonnenlicht bisher noch nicht erdrückt hat, wage ich die kühne Behauptung, Photonen haben keine Masse. Informatiker sehen das sicher etwas anders. :-O

Hat das Photon eine Masse?

Verfasst: 30.11.2006 21:51
von sgl
@ sw Pest
[quote]Sonst könnten sie nach Welleneigenschaften unendlich Energie transprtieren, dies können sie nicht.[/quote]

Solltest du da nicht lieber die Teilcheneigenschaften anführen, da Wellen nur durch Stoßprozesse den Energiegehalt änder können. So findet man dies zumindest in dem von dir genannten Lasertechnikskript.

@ MrGroover,

hat dich die Erde schon mal erdrückt?

Hat das Photon eine Masse?

Verfasst: 30.11.2006 22:09
von schwarze Pest
Hmm sie üben einen Druck auf die Oberfläche aus!
Siehe Sonnensegel, bei diesen werden riesige Segel genutzt um somit eine Bewegung im Raum zu ermöglichen!
(schon entwürfe aber bis jetzt keine Konstruktionen!)
Und ich meine nicht die zum Strom erzeugen!

@Mr. Groover:
Hat dich schonmal nen Elektron erschlagen?????

Wenn Photonen keine Masse haben wird es da nicht schwierig ihre Ablenkung in schwarze Löcher zu erklären??
Denn diese ziehen durch extrem hohe Schwerkraft selbst Licht (Photonen) an!

@sql:
Dies war ein umgekehrter Beweis!
Er besagt es kann nicht nur eine Welle sein, sondern muss auch ein Teilchen sein.

Hat das Photon eine Masse?

Verfasst: 30.11.2006 22:09
von MrGroover
[quote]hat dich die Erde schon mal erdrückt?[/quote]
Nein, denn noch bin ich nicht unter der Erde...

Hat das Photon eine Masse?

Verfasst: 30.11.2006 22:20
von schwarze Pest
1.:
@Mr. Groover: Oben und unten ist relativ, denn von China aus gesehen bist du ziemlich drunter! ;-)
2..:
Intressanter beitrag:
[quote]Ok, beginnen wir erst einmal mit dem einfachsten Punkt: Haben Photonen eine Ruhemasse? Diese Frage mag zunächst einmal bescheuert klingen, da Photonen ja niemals ruhen, aber die Ruhemasse kann man ganz allgemein über m^2 = (E/c^2)^2 - (p/c)^2 definieren, und da Photonen definitiv Energie und Impuls haben (diese Tatsache alleine reicht übrigens schon aus, um Sonnensegel und Photonenantrieb zu erklären, denn Kraft bedeutet ja nichts weiter als Impulsänderung), kann man also auch für Photonen eine Ruhemasse berechnen. Da für Photonen E=pc ist, kommt als Ruhemasse 0 heraus (und nur deshalb können und müssen Photonen Lichtgeschwindigkeit haben).

Dann kann man fragen, was das Photon für eine \"relativistische Masse\" hat. Die relativistische Masse ergibt sich einfach durch die Festsetzung p=mv, und da für das Photon p=E/c und v=c ist, ergibt sich (wenig überraschend) die relativistische Masse m = E/c^2. Setzt man nun noch die quantenmechanische Beziehung E=hf ein, so erhält man m = hf/c^2.

Die nächste Frage ist: Hat das Photon eine Trägheit, sprich: Braucht man eine Kraft, um es abzulenken. Nun hat man hier ein Problem, weil man ein Photon ja nicht einfach anfassen und daran ziehen kann, aber man kann denoch eine Trägheit definieren, indem man die Gleichung F=ma über die Definitionen der Kraft (F=dp/dt) und der Beschleunigung (a=dp/dt) in eine Beziehung zwischen Geschwindigkeit und Impuls umformuliert (dp = m dv). Da auch Photonen Geschwindigkeit und Impuls haben, kann man damit auch die träge Masse definieren.

Hier kommt man aber zum Problem, dass in der Relativitätstheorie die Trägheit von der Richtung zwischen Geschwindigkeit und Kraft abhängt. Dies sieht man sehr schön am Photon: Egal, welche Kraft man in Bewegungsrichtung ausübt, man wird die Geschwindigkeit des Photons nicht verändern (weil es ja immer mit Lichtgeschwindigkeit unterwegs ist); die Erhöhung des Impulses führt nicht zu einer Erhöhung der Geschwindigkeit. Die \"longitudinale Masse\" des Elektrons ist also unendlich.

Eine Kraft senkrecht zur Bewegungsrichtung hingegen bedeutet keine Änderung des Geschwindigkeitsbetrags, sondern eine Richtungsänderung, und die ist beim Licht sebstverständlich möglich. In der Tat kann man ausrechnen, dass die \"transversale Masse\" des Photons gerade wieder E/c^2 ist.

Ok, jetzt haben wir die träge Masse, aber wie sieht es mit der schweren Masse aus? Nun, hier stellt sich nun die Frage: Wie wiegt man ein Photon? Versuchen wir es einmal folgendermaßen: Senden wir das Photon nach oben, dann sollte auf das Photon die Kraft F=mg (g=Erdbeschleunigung) wirken, also solte sich sein Impuls um mgt verringern, wenn es die Zeit t braucht. Messen wir es in der Höhe H über dem Aussendungsort, dann ist t = H/c, somit sollte sich sein Impuls um mgH/c ändern.

Aus der ART wissen wir, dass sich die Frequenz näherungsweise um Δf = fgH/c^2 verringert. Mit E=hf und E=pc bekommen wir also Δp = h/c Δf = h/c fgH/c^2 = EgH/c^3 = (E/c^2)gH/c, demnach wäre seine schwere Masse gerade E/c^2. Allerdings ist diese Rechnung etwas mit Vorsicht zu genießen, da ich in der Rechnung gerade die allgemein-relativistischen Effekte vernachlässigt habe, aus denen die Formel für Δf folgt.[/quote]

Demnach:Man müsste wissen welche Masse du meinst!

Hat das Photon eine Masse?

Verfasst: 30.11.2006 22:30
von sgl
[quote]@sql:
Dies war ein umgekehrter Beweis!
Er besagt es kann nicht nur eine Welle sein, sondern muss auch ein Teilchen sein.[/quote]

Richtiger wäre zu formulieren es kann (in diesem Zusammenhang) keine Welle sein.

Es ist also Schwachsinn was du oben geschrieben hast. Wie oft muss man dir eigentlich sagen das ein g kein q ist. In diesem Sinne gute Nacht.

Hat das Photon eine Masse?

Verfasst: 30.11.2006 22:37
von schwarze Pest
Diese Argumentation wurde übernommen aus der Ringvorlesung:
Fertigungsmethoden des 21 Jh.
Also wenn du heulen musst tu es dort!

Hat das Photon eine Masse?

Verfasst: 30.11.2006 22:44
von MrGroover
[quote]@Mr. Groover: Oben und unten ist relativ, denn von China aus gesehen bist du ziemlich drunter![/quote]
Blubb, soweit drunter meinte ich gar net...

Hat das Photon eine Masse?

Verfasst: 01.12.2006 00:29
von AnSi
Photonen können definitiv eine Kraft bzw. einen Druck ausüben. Da gab es doch diesen Versuch mit einem Laser und einem Polystyrolkügelchen (?). Das wurde von unten vom Laser angestrahlt und es schwebte dann. Irgendwie so war es.

Hat das Photon eine Masse?

Verfasst: 01.12.2006 01:17
von fabian
Photonen existieren gar nicht.

Ende der Diskussion.

Hat das Photon eine Masse?

Verfasst: 01.12.2006 08:53
von MrGroover
[quote]Das wurde von unten vom Laser angestrahlt und es schwebte dann. Irgendwie so war es.[/quote]
In Bezug auf Masse der Photonen beweist das gar nix. Wenn ich was von unten mit Licht bestrahle, womöglich was schwarzes, dann wird da auch was erwärmt. Die Wärme muss irgendwo hin, also erstmal an die Umgebung (davon sei genug da). Jetzt könnte man sagen: Warme Luft dehnt sich aus und steigt nach oben (das wir ein oben haben, wurde ja schon gesagt, da wir die Kugel, welches Material auch immer so lange sie hinreichend leicht ist, von unten anstrahlen, ergo oben=-1*unten), da deren Dichte abnimmt. Da die Umgebung aber tolerant ist, wird die hinreichend leichte Kugel nicht von ihr verstoßen, sondern als eines ihrer gleichen angesehen, ergo die Kugel steigt. Die andere Aussage, bei begrenztem Volumen mit dem sich erhöhenden Druck bei Erwärmung, sollte auch ohne lange Erklärung einsehbar sein, dass die angestrahlte Kugel dann schwebt. Fazit: es ist noch nicht bewiesen, dass Photonen ne Masse haben(!)

Hat das Photon eine Masse?

Verfasst: 01.12.2006 12:30
von Apfe!t@sche
also ich denk dass photonen nur keine ruhemasse haben... und da ich bisher noch keins im stillstand gesehen habe müssten sie wohl eine relative masse haben... oder irgendwie so.

Und das sie sowas wie druck ausüben lässt sich ja an dieses winzigen \"windmühlenartigen\" teilen sehen. da sind an ner achse plättchen angebracht, die auf der einen seite schwarz und auf der andern seite weiss sind... und das ganze ist eingeglast in vakuum. wenn man das licht anschaltet dreht sich die geschichte, weil ja die schwarzen seiten den impuls aufnehmen und die weißen ihn sozusagen refklektieren... und wenns da nen impuls gibt muss es ja auch ne masse geben, oder lieg ich jetzt voll falsch?

Hat das Photon eine Masse?

Verfasst: 01.12.2006 12:55
von schwarze Pest
Mit den \"Dingern\" liegst du falsch!
Das ist nix anders als Erwärmung auf der schwarzen Seite! (Stand in der Bedienungsanleitung! ;-) )

Hat das Photon eine Masse?

Verfasst: 01.12.2006 15:47
von MrGroover
Pest, du solltest noch erwähnen, bevor wieder jemand damit kommt, das in den Dingern definitiv kein Vakuum, sondern maximal ein Unterdruck herrscht. Die Dinger sind so leicht, dass die verwendete Menge Glas nicht reichen sollte, einem ordentlichen Unterdruck stand zu halten. Wer lang genug an einer Bierflasche nuggelt, wird den Effekt feststellen. :-O

Hat das Photon eine Masse?

Verfasst: 01.12.2006 16:49
von AnSi
[quote]In Bezug auf Masse der Photonen beweist das gar nix. Wenn ich was von unten mit Licht bestrahle, womöglich was schwarzes, dann wird da auch was erwärmt.[/quote]
Polystyrol ist weiß. Außerdem sollte dies kein Nachweis für die Masse eines Photons sein, sondern für den Teilchencharakter und die Kraftwirkung. Der Versuch ist recht bekannt und auch anerkannt als Nachweis für den Teilchencharakter von Photonen. Mir fällt nur leider der Name nicht mehr ein.

Ich denke auch, das Photonen keine Ruhemasse haben. Weil es einfach keine ruhenden Photonen gibt. Hab da mal was gehört von Umwandlung von Masse in Energie bei Absorption von Photonen. :(

Hat das Photon eine Masse?

Verfasst: 01.12.2006 16:53
von sgl
Ihr hättet das so einfach haben können.

Def.: Es gibt was Fabian sagt.

Demzufolge gibt es keine Photonen und was es nicht gibt, kann auch keine Masse haben.

Hat das Photon eine Masse?

Verfasst: 01.12.2006 16:54
von netAction
Na klar hat ein Photon eine Masse! Womit weht sonst der Sonnenwind?
Und Ihr kennt doch alle den Windschatten. Das ist da, wo eben kein Licht einen fast umpustet.
Lichtstrom (gemessen in Lumen) ist, wie jeder andere Strom, die Bewegung von Ladungsträgern. Es geht aber auch mit ungeladener Materie, dann spricht man von einer Lichtmenge Q in lumen*sekunde.

Hat das Photon eine Masse?

Verfasst: 01.12.2006 17:07
von MrGroover
[quote]Polystyrol ist weiß.[/quote]
Bis es einer schwarz anmalt... So einfach kann man sich das net machen. Außerdem ist die Oberfläche nicht sonderlich gut reflektierend. Ich hab es noch nicht geschafft, mich mit Polystyrol zu blenden, mit nem Spiegel ist es bedeutend einfacher. Da die Oberfläche net sonderlich gut reflektiert, muss die Energie irgendwo hin. In den meisten Fällen, so auch hier, wird Wärme erzeugt (ich schließe mal aus, dass die Photonen durch das Polystyrol getunnelt werden), was wieder zu den oben genannten Aussagen führt.

Mensch netAction, Sonnenwind sind doch keine Photonen, sondern Elektronen und Protonen (welche wohl ne Ruhemasse haben müssen, baut sich doch Materie daraus auf, und diese kann mich sowohl erdrücken), weiß man doch. :bounce:

[quote]Ihr hättet das so einfach haben können.[/quote]
Klar, aber dann hätten wir uns gleich nachm Abi aufm Arbeitsamt gemeldet und nicht erst noch ein Studium vorgeschoben.

Hat das Photon eine Masse?

Verfasst: 01.12.2006 17:23
von AnSi
[quote]Bis es einer schwarz anmalt...[/quote]
Warum sollten sie das tun? Erstens wird das Kügelchen dann schwerer. Zweitens, wie du schon gesagt hast, wird dann mehr Licht absorbiert, was natürlich nicht besonders förderlich ist im Nachweis des Teilchencharakters.

[quote]Außerdem ist die Oberfläche nicht sonderlich gut reflektierend.[/quote]
Wenn dies der Fall wäre, dann wäre die Oberfläche nicht weiß! Außerdem kann man Polysterol schön glatt schleifen. Ein Spiegel wird es deswegen nicht aber die Reflektion überwiegt doch wesentlich zur Absorption.

Hat das Photon eine Masse?

Verfasst: 01.12.2006 17:47
von MrGroover
[quote]Warum sollten sie das tun?[/quote]
Weil es Spass macht. Weil die Vorlesung langweilig ist. Weil man grad nix besseres zu tun hat. Weil man noch nen Klecks schwarze Farbe übrig hat. Weil man wissen will, wie ein schwarz angemaltes Kügelchen aussieht. Weil man was gegen weiße Kügelchen hat. Was weiß ich, jedenfalls sind das schon einige Gründe, es zu tun anstatt zu lassen. Oder auch ganz einfach: weil sie es können.

[quote]aber die Reflektion überwiegt doch wesentlich zur Absorption.[/quote]
Schon das bloße Vorhandensein von Absorption bekräftigt meine Aussagen, dass diese und die daraus entstehenden Umwandlungsprodukte für die \"Tragfähigkeit\" des Laser-Strahls verantwortlich sind. Ich lass mich erst bei 100%iger Reflexion, okay, bei Nennung und Begründung entsprechender Fakten auch bei weniger als 100%, davon überzeugen, dass das Licht doch selbst so stark ist und nicht erst irgendein Bruder/Qusäng (schreibt man doch nach neuer Rechtschreibung so, oder(?)).

Hat das Photon eine Masse?

Verfasst: 01.12.2006 18:17
von Frankynstone
Fotonen haben sicherlich eine schwere und eine träge Masse, beide Massen sind bei jedem Teilchen gleich, dessen Masse bisher von Menschen entdeckt worden ist.

Die schwere Masse kann dadurch gezeigt werden, dass Licht durch Schwerkraft abgelenkt wird (Schwerkraftlinsen um massereiche Himmelskörper verstärkt das Licht weit entfernter Himmelskörper). Soweit meine ich das verstanden zu haben.

Die träge Masse kann man in diesen putzigen windmühlenartigen Konstruktionen sehen, wurde mir erklärt. In einer Glaskugel befindet sich ein Flügelrad, jeder flügel ist einseitig schwarz und auf der anderen Seite glänzend. Werden die Flügel durch Sonneneinstrahlung erwärmt, so wird vorwiegend von der schwarzen Seite infrarote Strahlung (Licht) abgegeben und die Mühle dreht los.

Meiner Meinung nach ist es möglich, dass die Ruhemasse eines Fotons verschwindend gering ist, aber vorhanden muss sie sein. Der Massezuwachs durch die hohe Geschwindigkeit ist ja prozentual, wäre es Masselos, so erhielte es keine Masse dazu. Ein Foton bewegt sich in jedem Medium unterschiedlich schnell, ich möchte hier einfach mal anzweifeln, dass es im Weltall tatsächlich mit exakt Lichtgeschwindigkeit fliegt, sondern es wird einen verschwindend geringen Teil davon langsamer sein.