Warum „bemerken“ wir Photonen mit höherer Energie in der Praxis nicht?

Ich versuche zu verstehen, was "Photonenenergie" bedeutet. Es ist für mich kontraintuitiv, denn wenn ich an Funkfrequenzen denke, ist es einfach, ein 1000-kHz-Signal mit etwas Draht und einem Stück Erz zu "erkennen" , während Mikrowellensignale in Koaxialkabeln leicht "verloren" gehen - es scheint also, als wäre die Frequenz höher desto schwächer ist es in der Praxis.

Aber die Planck-Einstein-Beziehung besagt genau das Gegenteil: Die niederfrequenten Wellen, die die frühen Radiopioniere bemerkten und mit denen sie experimentieren konnten, hatten eine lächerlich winzige „Photonenenergie“, verglichen mit nur einem einzigen Gammastrahlen-Photon. Doch diese Art der Teilchenphysik scheint stereotyp das Reich der "Big Science" in multinationalen Labors mit milliardenschwerer Ausrüstung oder am Boden tiefer Minenschächte zu sein, wo nichts anderes stören kann - während die Menschen den winzigen Energien durch ihre Zahnfüllungen lauschen !

Wie kommt es, dass wir scheinbar so unbeeinflusst von Partikeln der Größe TeV sind, aber elektrische Lichtbögen sehen können , die von Partikeln der Größenordnung μeV verursacht werden?

Zählen Sie die Photonenzahl, die ein Radiosender ausgibt. Verwandte .
Die Energie, die Sie erfassen, ist die Energie eines Photons multipliziert mit seiner Anzahl. Zähle sie .

Antworten (1)

Photonen sind Teilchen, wenn sie mit Materie wechselwirken, wie die Elektronen der Antenne. Elektromagnetische Wellen sind ein Zusammenfluss einer enormen Anzahl von Photonenteilchen. Ihre Frage ist fast die gleiche wie die Frage "Ich kann Wasser auf meiner Haut spüren, aber kein einziges Atom".

Eine Antenne erfasst kein einziges Photon. Tatsächlich ist es nicht möglich, ein Experiment zu entwerfen, das ein einzelnes Photon aus einer elektromagnetischen Welle von 1000 Herz misst. Die Umwandlung in Elektronenvolt , die ein Maß für die Energie der Wechselwirkung zwischen Teilchen und Photon ist:

1 Hertz [Hz] = 4,13566553853599E-15 Elektronenvolt [eV]

Ein Röntgenphoton hat eine Energie in der Größenordnung von Elektronenvolt und hinterlässt einen Punkt auf einem Film.

Ein einzelnes Photon von 1000 Herz kann mit nichts interagieren. Es ist der kollektive kohärente "Strom" von 1000-Herz-Photonen, der ein kohärentes elektrisches Feld erzeugen kann, das die Elektronen auf der Leitungsebene der Antenne bewegen und Signale erzeugen kann. Das ist vergleichbar mit einem Wasserstrom, ein einzelnes Atom kann nichts tun, es ist die kollektive kohärente Masse, die die Erde aufwühlt und Überschwemmungen erzeugt.

Du beschreibst einzelne Photonen perfekt. Warum glauben so viele Leute auf dieser Seite, dass Photonen nicht real sind? Eine elektromagnetische Welle kann nur so beschrieben werden, wie Sie es mit Millionen kohärenter Photonen getan haben.
Danke! Ich denke, das erklärt auch, warum die meisten Menschen so etwas wie Gammastrahlung (mit hoffentlich so wenigen Teilchen) nie "bemerken" würden, aber dennoch nur eines ihrer Photonen die DNA einer Zelle ernsthaft schädigen könnte (aufgrund der hohen Energie), richtig ?
Ja, wenn ein hochenergetisches Photon auf ein DNA-Molekül trifft, kann es großen Schaden anrichten, der auf die Zelle übertragen wird. So können bösartige Mutationen entstehen, wenn die Zelle nicht getötet wird.
Warum „bemerken“ wir Photonen mit höherer Energie in der Praxis nicht?
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