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Die Teilcheneigenschaften von Licht

Licht kann, wie Sie wahrscheinlich wissen, als Wellenmodell, genauso aber als Teilchenmodell interpretiert werden. Wie aber kann Licht überhaupt Teilcheneigenschaften besitzen?

Licht kann als Wellen- und Teilchenmodell erklärt werden.
Licht kann als Wellen- und Teilchenmodell erklärt werden. © Hannes_Tier / Pixelio

Zur Masse von Licht

Um zu beschreiben, inwiefern Licht Teilcheneigenschaften besitzt muss zunächst festgestellt werden, welche Eigenschaften ein Teilchen physikalisch zum Teilchen machen. Als wichtigste Eigenschaft können Sie sich hierbei die Masse merken. 

  • Sie werden sich nun wahrscheinlich fragen, inwiefern Licht Masse besitzt, denn es wiegt ja nichts. Dass Licht das Teilchenkriterium Masse dennoch erfüllt, liegt laut Albert Einstein daran, dass Masse nach Belieben zu Energie gewandelt werden kann und Energie dementsprechend auch zu Masse.
  • Nach Einsteins sSpezieller Relativitätstheorie  ist dies an der Formel E = mc2  nachvollziehbar, wobei sich nach Umstellung derselben für Licht eine Masse von E/c2 ergibt. Da Licht nun reichlich Energie hat, lässt sich in diesem Sinne zu einer Masse gelangen. Übrigens ist auch der Energiewert eines Teilchens in Einsteins Theorie leicht einzuschätzen. So lässt sich davon ausgehen, dass der Energiebetrag eines Teilchens mit seiner Geschwindigkeit steigt.  
  • Für das Licht heißt das, wie Sie sich sicher denken können, dass ein besonders hoher Energiewert vorhanden ist. Die Teilcheneigenschaft Masse/Energie wird vom Licht damit sogar übermäßig erfüllt.Beträgt die Geschwindigkeit des Lichts in irgendeinem Falle aber 0 so besitzt es auch im obigen Sinne keine Masse mehr.

Teilcheneigenschaften eines Photons

Um Ihr Bild von Teilcheneigenschaften zu vervollständigen, sei angemerkt, dass neben der Masse/Energie vor allem Spin, Lebensdauer und Ladungen als Teilcheneigenschaften zu bezeichnen sind. 

  • Schon wieder kann hier Einstein angeführt werden, der Licht als Zusammenschluss von einzelnen Energieportionen, den sogenannten Photonen, bezeichnete. Spricht man nun von einem Photon im Sinne eines Lichtteilchens, so kann jenes als Spin-1-Teilchen klassifiziert werden, was mehr oder minder aussagt, dass mehrere Photonen zu ein und derselben Zeit den gleichen Zustand der Quantenmechanik belegen können. Dass dem so ist zeigt beispielsweise der Laser. 
  • Kommt man nun zur Lebensdauer, so wird es Sie wahrscheinlich nicht überraschen, dass ein Photon keine begrenzte Lebensdauer besitzt, sondern eine unendliche. Alleine physikalische Prozesse können dem Leben des Photons ein vorzeitiges Ende bereiten, wenn seine Energie auch immer weiter existiert.
  • Zuletzt wird es Sie hier interessieren, welche Art von Ladung ein Photon aufweist. Das Lichtteilchen ist von schwacher elektromagnetischer Ladung, was mehr oder minder sagen will, dass Photonen an einer schwachen Wechselwirkung teilnehmen.

Vielleicht wollen Sie abschließend wissen, wann Licht nun anhand des Wellenmodells und wann mit Hilfe des Teilchenmodells beschrieben wird: Merken Sie sich dazu einfach, dass Licht im Raum durch das Wellenmodell erklärt werden kann, wohingegen die Wechselwirkung des Lichts mit anderer Materie unter Verwendung des Teilchenmodells erläutert wird.

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