Wieso kann ein Photon einen Impuls haben ?

Anjololo · Anmeldungsdatum: 02.05.2011 Beiträge: 9

Also... erstmal hoffe ich das ich hier im richtigen Forum bin aber ich denke das es zum Thema Relativitätstheorie passt... Ein Photon hat keine Ruhemasse. In der Relativitätstheorie (im folgenden als RT abgekürzt) berechnet sich die Masse eines bewegten Teilchens wie folgt :

. Wenn jetzt aber die Ruhemasse m0 gleich 0 ist (wie bei einem Photon) wie kann es dann überhaupt eine Masse haben, selbst wenn es sich bewegt. Dieses Verständnisproblem habe ich meinem Dozenten gesagt und daraufhin hatte er die Antwort:

Aus der RT lässt sich die Formel :

herleiten. Da ein Photon ja aber keine Ruheenergie (E0) hat so ergibt sich seine Gesamtenergie zu

. Dadurch kann man dem Photon wenn es eine bestimmte Energie hat auch einen Impuls zuordnen obwohl es keine Ruhemasse hat. Soweit so gut.

Aber diese Erklärung wankt irgendwie weil der Impuls definiert ist als

. Aber die Masse in dieser Formel muss sich ja wieder aus obiger Formel

berechnen womit auch der Impuls wieder Null sein müsste.

Als Beweis das Photonen einen Impuls haben brachte er das Beispiel einer Lichtmühle an. Doch diese Funktioniert doch z.B. auch nicht in reinem Vakuum, also kann es ja nichts mit dem Impuls des Photons zu tun haben.

Ich bin verwirrt. Würde mich über eine schöne Erklärung freuen.

P.s. : Ich bin E-Techniker.

schnudl · Moderator Anmeldungsdatum: 15.11.2005 Beiträge: 6979 Wohnort: Wien

VeryApe · Anmeldungsdatum: 10.02.2008 Beiträge: 3320

eigentlich müsste hier 0/0 rauskommen, unbestimmt, uendliche viele Lösungen.

Somit taugt die Formel nichts für Licht.

Anjololo · Anmeldungsdatum: 02.05.2011 Beiträge: 9

Die Formel taugt also nicht fürs Licht ? Wäre ja schlimm wenn die Relativitätstheorie nicht für Licht gelten würde. Sie muss doch gelten weil alle Vorraussetzungen für die spezielle Relativitätstheorie erfüllt sind das sich das Licht unbeschleunigt mit konstanter Geschwindigkeit (c) bewegt.

Selbst wenn dort 0/0 rauskommt müsste ich ja den Limes mit Beispielsweise L`Hospital lösen können (geht in diesem Fall nicht) um trotzdem auf das Ergebnis zu kommen das Licht doch eine Bewegungsmasse hat.

Die Formel muss ja trotzdem mathematisch richtig sein weil die SRT eben auch für Licht gelten muss.

Hilfe

VeryApe · Anmeldungsdatum: 10.02.2008 Beiträge: 3320

Moment, nichts taugen heißt ja nicht, das sie falsch ist. Sie macht nur die Aussage das ein Photon demnach einen Impuls von 0 bis unendlich haben kann, welcher Impuls das Photon wirklich hat bedarf es einer anderen Gleichung.

wenn ich schreibe x+y=100

dann hat x auch unendliche viele Lösungen solange ich nicht y definiere.

Wenn du den umkehrschluss machst und die Energie berechnest mit.

dann bekommst du raus das das Photon eine Energie von 0 bis unendlich haben kann.

Welche Energie du im Endeffekt vorliegen hast, sagt dir ja die Energieformel aus der Quantenphysik.

Dadurch bestimmst du erst den Fall.