Volumen eines Photons

max5588 · Anmeldungsdatum: 17.02.2017 Beiträge: 35

Meine Frage:
Servus, bin auf eine seltsame Aufgabe gestoßen vielleicht kann mir jemand helfen:

Die Leistung des Lasers (632nm) beträgt 1mW. Der Durchmesser des Lichtbündels beim Austritt aus dem Laser beträgt 1mm.
Frage: ^ In welchem Volumen befindet sich damit im Durchschnitt ein Photon?
^ Geben sie eine Abschätzung für den mittleren Abstand b der Photonen
an, wenn man davon ausgeht, dass sich das Photon in einem Würfel der
Kantenlänge b befindet

Meine Ideen:
Meine Rechnung im angehängten Bild (Kann keine Latex Schreibweise).

Für die erste frage komme ich zu einem Ergebnis, bei der zweiten Frage bin ratlos...
Sorry, mein Anhang lädt derzeit nicht hoch, mein Ergebnis für die erste Teilaufgabe ist ein Volumen von 3,289*10^-43 Kubikmeter

Zwei Beiträge zusammengefasst. Steffen

Myon · Anmeldungsdatum: 04.12.2013 Beiträge: 6202

Wenn Du das gesuchte Volumen hast, ist doch die zweite Frage nicht weiter schwierig, Du brauchst nur noch die 3. Wurzel zu ziehen.

Bei der ersten Frage erhalte ich

, ist aber gut möglich, dass ich falsch gerechnet habe. Wie bist Du auf das Volumen gekommen?

max5588 · Anmeldungsdatum: 17.02.2017 Beiträge: 35

Ich habe zunächst Berechnet wie viele Photonen der Laser pro Sekunde freigibt. Danach habe ich berechnet in welcher Zeit ein Photon eine Strahllänge von 1m durchläuft. Daraus hat sich dann die Anzahl der Photonen in einem Strahl von 1m Länge d.h. 7.854*10^-7 m^3 Volumen (Volumen eines Zylinders mit Durchmesser d und Länge 1m) ergeben.
Und über diesen Ansatz habe ich wiederum berechnet welches Volumen einem Photon entspricht.

Wenn ich dieses Volumen ^(1/3) nehme dann bekomme ich ja praktisch die Seitenlänge b eines Würfels
Aber ist damit die Frage beantwortet? Der Abstand von Photonen wäre doch eher der Abstand zwischen den Teilchen?
Und dann müsste man ja wissen wie viel Raum ein Photon nun tatsächlich von dem oben berechneten Volumen einnimmt

PS: Würde das Bild meiner Rechnung von oben gerne anhängen aber erhalte eine Error-Meldung wenn ich das Bild anhängen will... liegt vielleicht daran.dass es eine IPhone Datei ist...

Myon · Anmeldungsdatum: 04.12.2013 Beiträge: 6202

Wenn man annimmt, dass die Photonen jeweils im Zentrum eines Würfels sitzen und damit wie in einem kubischen Kristallgitter angeordnet sind, so ist der Abstand zwischen den Photonen gleich der Würfelseite. Es geht ja nur um eine Abschätzung.

Noch kurz zum berechneten Volumen. Wenn P die Leistung ist, so ist die Zahl der Photonen pro Zeit

Mit A der Austrittsöffnungsfläche und n der Anzahl Photonen pro Volumen sollte gelten (das ist natürlich eine sehr klassische Rechnung)

und damit für das Volumen, das ein Photon einnimmt

Damit komme ich auf den oben angegebenen Wert.

max5588 · Anmeldungsdatum: 17.02.2017 Beiträge: 35

Alles klar dann ist die zweite Frage jetzt auch klar.
Habe gerade mal meinen Ansatz zur Volumenberechnung allgemein aufgeschrieben und bin damit auf die genau gleiche Formel gekommen wie du.

Habe mich also vermutlich vertippt
Hammer

Vielen Dank für deine Hilfe jetzt verstehe ich die Aufgabe!