Photonen und EM-Felder

EM-Wellrnreiter · Gast

Meine Frage:
Guten Tag,

ich habe nochmal eine Frage zu Photonen. In welchem Zusammenhang stehen diese mit elektrischen und magnetischen Feldern? Erzeugen diese zb diese Felder? Eigentlich dachte ich, dass zb ein elektrisches Feld durch eine Potentialdifferenz entsteht. Aber da ja eine elektromagnetische Welle so gesehen ein Photonenstrom ist, müsste es doch eigentlich einen Zusammenhang geben, oder?

Meine Ideen:
Ich bin für jede Hilfe dankbar!

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 21468

Photonen entsprechen den Quanten des elektromagnetischen Feldes, d.h. Letzteres entspricht einem makroskopischen Zustand, der sich mikroskopisch aus den Photonen "zusammensetzt".

Dabei spielt das elektrische Potential jedoch eine Sonderrolle, es ist auch im Rahmen der Quantenelektrodynamik kein unabhängiger dynamischer Freiheitsgrad und nicht aus den Photonen "zusammengesetzt", sondern es entspricht dem klassischen Coulomb-Potential, das direkt aus den Ladungen folgt und zwischen diesen wirkt.

Mathematisch ist das etwas verzwickt, es folgt letztlich aus der Eichsymmetrie und dem Gaußschen Gesetz (einer der Maxwellschen Gleichungen). Sagt dir das was?

EM-Wellenreiter · Gast

Hallo,

erstmal danke für die Erklärung. Also definitiv keine leicht zu erklärende Sache.

Mit den maxwellschen Gleichungen musste ich mich nie befassen, aber ich hörte davon. Ich will mir das später mal ansehen.

EM-Wellenreiter · Gast

Ach ja, noch eine Frage! Ich habe die Tage aufgeschnappt, dass EM Wellen und Photonen nicht das gleiche sein können, da das EM Feld mit der Ausbreitung im Raum Energie verliert, das Photon allerdings nicht. Stimmt das?

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 21468

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 21468

hmpf · Anmeldungsdatum: 07.10.2024 Beiträge: 191

Die Elektromagnetische Welle verliert mit der Entfernung keine Energie.
Sie wird nur größer. D.h.: ihre Energiedichte wird kleiner.
Im Photonenbild heißt das, die Wahrscheinlichkeit in einem Kubikmeter ein Photon anzutreffen, nimmt mit dem Quadrat der Entfernung zur Strahlungsquelle ab.

Ansonsten hier https://de.wikipedia.org/wiki/Welle-Teilchen-Dualismus mal nachschauen.

A-Freak als Gast · Gast

Wenn man annimmt daß die Quantenmechanik letztendlich nicht deterministisch ist, sondern nurWwarscheinlichkeiten beschreibt, dann scheint mir das ganze überhaupt kein Konflikt zu sein

Ich verstehe das so daß ein Gerät das Photonen zählt ja eine binäre Entscheidung treffen muß ob es ein Photon "gesehen" hat.

Aus Sicht des Elektronikers denke ich jetzt an einen klassischen Fernsehempfänger oder Radartechnik. Eine Antenne nimmt ein elektromagnetisches Feld auf und gibt an ihrem Fußpunkt einen entsprechenden Wechselstrom ab. (man kann sich dazu denken denken daß wir zur bequemeren Beobachtung einen rauschfrei tiefgekühlten Verstärker und keine lokalen Störquellen haben)

Jetzt zeichne ich auf dem Osziloskop eine Hilfslinie die genau so hoch ist wie die Amplitude vom planckschem Wirkungsquantum (umgerechnet mit Verstärkungsfaktor und Filterbandbreite).

Wenn ich jetzt zähle wie oft meine HF-Amplitude über diese Linie wackelt, dann bekomme ich eine Zahl die im Mittel exakt der Zahl der Photonen entspricht die aus dem elektromagnetischem Feld durch die Antennenfläche strömen.