Photonen Energie

Mit der Energie von Photonen befassen wir uns in diesem Artikel. Dabei erklären wir euch, was ein Photon ist und wie man dessen Energie berechnen kann. Dieser Artikel gehört zum Bereich "Grundlagen der Quantenphysik".

Strahlung - und damit auch Lichtstrahlung - kann sowohl als Strom aus Teilchen, als auch als Welle angesehen werden. Die einzelnen Teilchen - die keine Ruhemasse besitzen - nennt man Photonen. Als Ruhemasse bezeichnet man dabei die Masse, die ein Körper in einem Bezugssystemen hat, bezüglich dessen er ruht. Photonen haben keine Ruhemasse, sprich m_RUHE = 0. Photonen haben also keine Ruhemasse. Allerdings kann man einem Photon rechnerisch eine Masse zuordnen.

Hinweis:

Haben Photonen eine Masse?

Ich erhalte immer wieder Mails mit verschiedenen Aussagen zu Massen bei Photonen. Die einen behaupten Photonen haben nie eine Masse, andere - auch Physiker mit Doktor-Titel - reichen Unterlagen bei mir ein wonach Photonen doch eine Masse haben und dies in der Physik grundsätzlich falsch verstanden wird. Wir können dies in einem Artikel für die Schule nicht klären. Wir verwenden jedoch hier eine rechnerische Zuordnung einer Masse wie man dies öfters einmal im Physik-Unterricht macht.

Photonen Energie berechnen

Es gibt mehrere Formeln um die Energie von Photonen zu berechnen und auf den Physiker Albert Einstein zurückgehen. Eine ganz wichtige Erkenntnis: Die Energie eines Photons hängt von seiner Masse ab. Es folgen die Formeln samt Variablenbezeichnungen:

Dabei ist:

• "m" die Masse eines Photons in Kilogramm [ kg ]
• "E" ist die Energie des Photons in Newton-Meter [ Nm ]
• "c" ist die Lichtgeschwindigkeit in Meter pro Sekunde [ m/s ]
• "h" ist das Plancksche Wirkungsquantum in Joule-Sekunde [ Js ]
• "f" ist die Frequenz in Hertz [ 1/s ]
• "λ" ist die Wellenlänge des Lichts in Meter [ m ]

Es gilt:

Beispiel:

Die Masse eines Photons betrage 3,5058 · 10^-36 kg und es bewegt sich mit Lichtgeschwindigkeit. Wie groß ist dessen Energie?

Links:

• Zur Quantenphysik-Übersicht
• Zur Physik-Übersicht