Photonen mit hoher und niedriger Geschwindigkeit

Die Animation ist leider irreführend. Die Lichtgeschwindigkeit ist konstant und alle Photonen jeglicher Energie bewegen sich mit der gleichen Geschwindigkeit. Photonen mit höherer Energie haben kleinere Wellenlängen (oder äquivalent eine höhere Frequenz), aber keine unterschiedliche Geschwindigkeit.

Leider lässt sich das nur schwer klar darstellen. Der Grund, warum die Abbildung die Photonen mit höherer Energie als schneller zeigt, liegt in der Natürlichkeit, Geschwindigkeit mit kinetischer Energie eines Objekts gleichzusetzen. Für die meisten Menschen „macht es Sinn“, dass sich ein energiereicheres Teilchen schneller bewegen würde, auch wenn dies keine genaue Beschreibung des Phänomens ist.

Nein. Die Energie eines Photons ist nicht mit seiner Geschwindigkeit verknüpft. Alle Photonen bewegen sich mit der gleichen Geschwindigkeit$300.000 km/s$, das entspricht der Lichtgeschwindigkeit. Die unterschiedlichen Energien der Bilder sind mit Frequenzen oder Wellenlängen dieser verbunden. je größer die Wellenlänge, desto geringer die Energie und umgekehrt. das ist:

Abhängig von ihrer Wellenlänge erhält elektromagnetische Strahlung unterschiedliche Namen, die von Energie-Gammastrahlen (mit einer Wellenlänge von etwa Pikometern) über Radiowellen (Wellenlängen in der Größenordnung von Kilometern) bis hin zum sichtbaren Spektrum (die Wellenlänge liegt im Bereich von Zehnteln) reichen Mikrometer).

In der Antwort von user48649 wird ein Beispiel für eine Beobachtung gegeben, die als zwei verschiedene Geschwindigkeiten interpretiert werden kann.

Ein Teleskop, das eine Supernova aus über 16 Milliarden Lichtjahren Entfernung beobachtete, taktete kürzlich das niederenergetische Photon, das 5-7 Sekunden später eintraf als sein hochenergetisches Äquivalent.

Diese Veröffentlichung zeigt, dass diese Aussage tatsächlich teilweise stimmt, nur die Distanz und Gewissheit der Schlussfolgerung ist falsch. Dr. Robert Wagner vom Max-Planck-Institut für Physik in München fand heraus, dass zwischen niederenergetischen und hochenergetischen Photonen, die von einem sieben Milliarden Lichtjahre entfernten aktiven galaktischen Kern (Markarian 501) kamen, eine Lücke von bis zu 5 Sekunden bestand . Dies soll nicht heißen, dass dies ein endgültiger Beweis ist, wie Dr. Wagner feststellt : „Wir können jedoch die Möglichkeit nicht ausschließen, dass die von uns gefundene Verzögerung, die über 95 % CL hinaus signifikant ist, auf einen energieabhängigen Effekt an der Quelle zurückzuführen ist ."

Die Lichtgeschwindigkeit ist medienabhängig, beachten Sie$c/v= \mu$, Wo$\mu$ist der Brechungsindex des Mediums. Aber in diesem Fall ist es richtig zu sagen, dass ein Photon einen KE hat, der durch gegeben ist$E = hc/ \lambda$im Vakuum. An den Grenzflächen zwischen Medien hingegen gilt nach dem Huygenschen Prinzip

$\lambda$₁$/ \lambda$₂$= v$₁$/ v$₂ . Licht hat also in einem gegebenen Medium eine bestimmte Geschwindigkeit, wobei seine Energie von seiner Frequenz abhängt$\nu$, die eine Eigenschaft der Quelle ist, as$E=h\nu=hv/\lambda$.

Die Animation ist in diesem Fall extrem irreführend.

Alle elektromagnetischen Wellen bewegen sich mit der gleichen Geschwindigkeit im gleichen Medium, wie per

Es ist nur so, dass energiereichere Wellen mehr Schläge pro Sekunde (höhere Frequenz) erreichen, aber das bedeutet, dass pro einzelnem Schlag energiereichere Wellen eine kürzere Strecke zurücklegen, da das Zeitintervall pro Schlag abnimmt, wie folgt:

Also führt eine größere Schwebungsdichte räumlich letztendlich zu einer kürzeren Wellenlänge, denn:

gelten muss, damit (1) wahr ist.

Tatsächlich ist die Lichtgeschwindigkeit nicht konstant. Ein Teleskop, das eine Supernova aus über 16 Milliarden Lichtjahren Entfernung beobachtete, taktete kürzlich das niederenergetische Photon, das 5-7 Sekunden später eintraf als sein hochenergetisches Äquivalent. Dies wurde als Beweis dafür verwendet, dass das Gewebe der Raumzeit nicht glatt ist, sondern mit einem schaumigen Schaum verglichen wird, der die Art und Weise beeinflussen kann, wie Photonen reisen. Der Wissenschaftler im Zentrum dieser Forschung stellte schnell fest, dass seine Ergebnisse tatsächlich ein lang gehegtes Prinzip der Physik untergraben würden ... dass die Lichtgeschwindigkeit alles andere als konstant ist !!!