Bewegen sich Photonen in einem wellenartigen Muster? [Duplikat]

Diese Antwort ist zusätzlich zu der Antwort von Sofia auf die klassische elektromagnetische Welle, dh Licht, und antwortet auf den Titel.

Bewegen sich Photonen in einem wellenartigen Muster?

Photonen bauen die elektromagnetische Welle auf. Sie sind Elementarteilchen und unterliegen als solche quantenmechanischen Gleichungen und Regeln. Bei den angewandten Regeln besteht Übereinstimmung zwischen dem individuellen Photonenverhalten und dem Verhalten des kollektiven Ensembles Licht. Licht ist eine elektromagnetische Welle.

Diese Bilder aus Wikipedia könnten helfen:

Die elektromagnetischen Wellen, aus denen sich elektromagnetische Strahlung zusammensetzt, kann man sich als sich selbst ausbreitende transversal oszillierende Welle aus elektrischen und magnetischen Feldern vorstellen. Dieses Diagramm zeigt eine ebene, linear polarisierte EMR-Welle, die sich von links nach rechts ausbreitet. Das elektrische Feld liegt in einer vertikalen Ebene und das magnetische Feld in einer horizontalen Ebene. Die elektrischen und magnetischen Felder in EMR-Wellen sind immer in Phase und um 90 Grad zueinander versetzt.

Dieses Schwingungsverhalten der Felder ist vergleichbar mit Transversalwellen an einer Saite, allerdings gibt es kein schwingendes Medium, sondern nur die Felder.

Dies zeigt , wie Photonen, Elementarteilchen des Spins 1 , einen polarisierten (roter Pfeil elektrische Feldrichtung der klassischen Welle) Lichtstrahl aufbauen.

Links- und rechtshändige Zirkularpolarisation und ihre zugehörigen Drehimpulse.

Es ist nicht einfach.

Es gibt zwei Ansätze, wie sich Licht bewegt, und beide sind richtig. Die eine ist die geometrische Optik, die beschreibt, wie Licht durch Linsen geht oder von Spiegeln reflektiert wird usw. Sie bezieht sich auf das Licht, das sich entlang gerader Linien bewegt.

Aber es gibt einen anderen Weg, mit dem Licht umzugehen, ich würde sagen, einen tieferen Ansatz. Licht ist in der Tat Wellen. Haben Sie vom Prinzip von Huygens gehört ? Es ist das Herzstück des wellenartigen Verhaltens. Um zu verstehen, wovon ich spreche, empfehle ich Ihnen, sich die Abbildung in Wikipedia, die 3. Abbildung , anzusehen . Es zeigt einen sehr kleinen Schlitz, durch den eine Welle geht – es kann sehr gut eine Lichtwelle sein . Was Sie in dieser Abbildung sehen, ist in der Tat die Veranschaulichung des Huygens-Prinzips.

Das Huygens-Prinzip besagt, dass sich von jedem Punkt auf einer Oberfläche konstanter Phase eine kleine Kugelwelle entwickelt, die immer größer und größer wird. Die Hülle aller dieser Kugelwellen ist zu jeder Zeit eine neue Fläche konstanter Phase, und auf ihr entwickeln sich von jedem Punkt aus wieder kleine Kugelwellen, deren Hülle eine neue Fläche konstanter Phase ist, und so weiter. Die Lichtwelle breitet sich also im Raum aus.

Wahrscheinlich werden Sie fragen, was eine Fläche konstanter Phase ist. Nun, stellen Sie sich für den Moment vor, dass Sie eine Lichtquelle haben, die einen parallelen Lichtstrahl aussendet. Eine Oberfläche mit konstanter Welle wird ein Querschnitt durch diesen Strahl sein, wie Sie in den bewegten Abbildungen 2 und 3 an der von mir empfohlenen Stelle links auf dem Bildschirm sehen . Aber auf der rechten Seite des Bildschirms, sehen Sie nach dem Schlitz, wie sich von jedem Punkt des Schlitzes eine Kugelwelle entwickelt? Abbildung 3 zeigt ungefähr einen solchen Punkt, da der Schlitz klein ist. Aber Abbildung 2 zeigt viele solcher Punkte, weil der Schlitz breit ist. Von jedem solchen Punkt aus entwickelt sich eine sphärische Welle, und in einiger Entfernung vom Spalt kann man die Hülle sehen, deren Form etwas zwischen einer Linie und einem Kreis ist. Siehst du, wie es sich ausbreitet? Man muss bedenken, dass auch diese Hüllkurven Flächen konstanter Phase sind und sich von jedem Punkt an eine Kugelwelle entwickelt, und die nächste Hüllkurve eben die Hüllkurve dieser Kugelwellen ist.

Nicht so einfach? Dann hinterlasst mir Fragen und ich antworte euch morgen.