Basiswissen

Jedem Photon, das heißt jedem gedachten Teilchen einer elektromagnetischen Strahlung (Lichtteilchen) kann man rein rechnerisch eine Energie zuordnen. Diese ist gleich dem Produkt aus der Planck-Konstante h und der Frequenz f. Als Formel: E=h·f.

Bildbeschreibung und Urheberrecht — Die Aufnahme entstand gegen 10 Uhr morgens am 9. November 2020.☛

Formeln

👉 E=hf

👉 E=pc

👉 c=lf

Mit

E 👉 Photonenenergie

f 👉 Photonenfrequenz

h 👉 Planck-Konstante

p 👉 Photonenimpuls

c 👉 Lichtgeschwindigkeit

l 👉 Photonenwellenlänge

RANDOTIZ !Formelzeichen! Verschiedene Autoren verwenden verschiedene Formelzeichen. Meist einheitlich sind das große lateinische E für die Energie, das kleine lateinische c für die Geschwindigkeit einer Welle, das kleine lateinische p für den Impuls und das kleine lateinische h für die Planck-Konstante. Für die Frequenz werden wahlweise ein kleines lateinisches f oder ein ν als kleines griechisches Ny verwendet, für die Wellenlänge üblicherweise das λ als kleines griechisches Lambda, seltener, wenn man bevorzugt lateinische Buchstaben verwenden möchte auch das kleine l.

Motivation

Wärme

Strahlung, etwa das wärmende Licht der Sonne, hat keine klassisch gedachte Masse. Eine bestimmte Menge Sonnenlicht wiegt nicht soundsoviele Kilogramm, Gramm, Milli- oder Mikrogramm. Strahlung kann aber spürbar Dinge erwärmen. Man muss dazu nur mittags einem kalten aber sonnigen Märztag das Gesicht der scheinenden Sonne zuwenden. Auch die radioaktive Strahlung, etwa aus Uran, Radium oder Polonium gibt spürbar Energie ab. Die Strahlung kann wiederum andere Dinge erwärmen oder sogar materielle Strukturen wie Atome oder Moleküle zerstören. Zu solchen Dingen ist Energie nötig.

Energieerhaltung

Der Physiker Richard Feynman (1918 bis 1988) ging wohl von ähnlichen Gedanken aus, als er in seinen heute legendären Vorlesungen aus den frühen 1960er Jahren Argumente dafür suchte, auch Licht eine Energie zuschreiben zu wollen.

ZITAT:

Richard Feynamn, 1964: "Es liegt auf der Hand, dass Energie von Materie keine Erhaltungsgröße ist. Wenn ein Gegenstand Licht abstrahlt, verliert er an Energie. Die verlorene Energie kann möglicherweise in Form von Licht beschrieben werden. Damit ist die Theorie von der Erhaltung der Energie unvollständig ohne eine Berücksichtigung von Energie in Verbindung mit Licht, der allgemeiner, in Verbindung mit einem elektromagnetischen Feld."^[1]

Feynmans Didaktik

Diese Argumentationsweise ist typisch für den Dozenten Feynman. In seinen Vorlesungen wollte er nicht ein Sammelsurium bekannter physikalischer Fakten über seine Zuhörer ausschütten. Vielmehr hatte er es sich zu seinem Ziel gesetzt, ausgewählte Phänomene der Physik von einigen wenigen fundamentalen Prinzipien herzuleiten. Für diese feynmansche Herangehensweise ist das Zitat oben ein typisches Beispiel.

Fußnoten

[1] "Feynman, Richard P., Robert B. Leighton, and Matthew Sands. The Feynman Lectures on Physics. Vol. II, Mainly Electromagnetism and Matter. Chapter 27, "Field Energy and Field Momentum." Reading, MA: Addison-Wesley, 1964. Online: https://www.feynmanlectures.caltech.edu/II_27.html" In: Feynman, Richard P., Robert B. Leighton, and Matthew Sands. The Feynman Lectures on Physics. Vol. II, Mainly Electromagnetism and Matter. Chapter 27, "Field Energy and Field Momentum." Reading, MA: Addison-Wesley, 1964. Siehe auch 👉 Feynman Lectures

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Siehe auch