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| Aufgabe | c)Geben Sie eine Überlegung an, die es verbietet, den Photonen einen endliche Ruhemasse zuzuordnen
d)Licht der Frequenz [mm] f_1=3,5*10^{18}s^{-1}wird [/mm] von einer auf der Erdoberfläche befindlichen Quelle ausgesandt. Ein um s=20m über der Quelle angebrachter Empfänger registriert eine Strahlung [mm] f_2=f_1-\Delta [/mm] f, wobei gilt [mm] \bruch{\Delta f}{f_1}02,2*10^{-15}. [/mm]
Inwiefern stellt dieser Versuch eine Bestätigung für die Aussage dar, dass man Photonen eine Masse zuordnen kann? Zeigen Sie durch Rechnung, dass für obige Strahlung eine Frequenzverschiebung von der angegeben Größe zu erwarten ist. |
Hey Leute,
c) die Ruhemasse von Photonen beträgt null. Da sich jedoch Photonen nur mit Lichtgeschwindigkeit bewegeb, kann man Photonen nicht wirklich eine endliche Ruhmasse zuordnen. Nach der Einstein ist e=mc². Da Energie aquivalent zu der Masse ist, und mit der Geschwindigkeit eine Energe zugeordnet werden kann, kann man für Photonen auch eine fiktive Masse zuordnen.
d)hab gar keine Idee wie ich diese Aufgabe beantworten soll. Kann mir vlt jemand mit einem Ansatz helfen?
LG defjam
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(Antwort) fertig  | | Datum: | 21:53 Mo 01.09.2008 | | Autor: | leduart |
Hallo defjam
1. Die Ruhemasse der Photonen muss 0 sein, weil sonst ihre dynamische Masse und damit Energie unendlich gross waere.
du kennst doch sicher die rel. Formel fuer m. In [mm] E=mc^2 [/mm] steckt die Gesamtenergie wobei m die dynamische masse, nicht die Ruhemasse ist. "ruhende" Photonen gibt es nicht.
Die Masse der Photonen, die man aus [mm] mc^2=h*f [/mm] berechnen kann ist dagegen nicht 0 und nicht fiktiv! sondern messbar! Photonen werden im Gravitationsfeld (etwa der Sonne) abgelenkt, und sie verlieren Energie wenn sie gegen ein Gravitationsfeld anlaufen. Das wird in d) berechnet!
wieviel (kinetische) Energie verliert den eine Masse m, die 20m nach oben "geworfen" wird?
also berechne erst aus f die Energie, daraus die Masse des Photons, daraus dden Verlust an Energie. daraus die neue Frequenz.
Gruss leduart
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danke!
Also zu d) hab ich jetzt:
E=h*f
[mm] E=6,63*10^{-34}*3,5*10^{18}
[/mm]
[mm] E=2,3205*10^{-15}J
[/mm]
[mm] m=\bruch{E}{c^{2}}
[/mm]
[mm] m=\bruch{2,3205*10^{-15}}{(3*10^{8})²}
[/mm]
[mm] m=2,578*10^{-32}kg
[/mm]
[mm] \bruch{\Delta f}{f_1}=2,2*10^{-15}
[/mm]
[mm] \Delta [/mm] f=7700
[mm] f_2=3,5*10^{18}-7700?
[/mm]
da hab ich anscheinend was falsch gemacht oder?
LG defjam
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(Antwort) fertig | | Datum: | 22:46 Mo 01.09.2008 | | Autor: | leduart |
Hallo
Bisher ist nichts falsch, aber du hast ja die Energieaenderung durch die 20m Hoehenunterschied gar nicht berechnet, deshalb kannst du auch nicht sagen, ob der Versuch die Annahme einer Photonenmasse bestaetigt!
Also rechne die neue Energie in 20m Hoehe aus [mm] (W=W_u-mg) [/mm] oder direkt [mm] \Delta [/mm] W und damit [mm] \Delta [/mm] f!
(uebrigens, den Versuch gibts wirklich mit Nobelpreis dafuer, die winzige Differenz wird durch nen Resonanzeffekt gemessen!)
Gruss leduart
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danke!
Die neue Energie rechne ich doch mit der Formel: W=f*s aus.
W=m*g*s
[mm] W=2,578*10^{-32}*9,81*20=5,086*10^{-30}
[/mm]
E=h*f
[mm] f_2=\bruch{E}{h}=\bruch{5,086*10^{-30}}{6,63*10^{-34}}=7629,86s^{-1}
[/mm]
[mm] f_1-f_2=3,5*10^{18}*10^{-15}s^{-1}-7629,86s^{-1}.
[/mm]
Das ist nun mein Ergebnis für [mm] \Delta [/mm] f.
Hab jetzt wieder was umgedreht?
LG defjam123
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(Antwort) fertig | | Datum: | 15:13 Di 02.09.2008 | | Autor: | leduart |
Hallo
mit mgs hast du doch nicht W, sondern [mm] \Delta [/mm] W berechnet, und wie du sehen solltest ergibt das die gemessene Frequenzdifferenz.
damit bestaetigt: m von Photonen ist nicht "fiktiv" sondern messbar! Lass dir von deinem Lehrer den genialen Versuch von pound und Rebca dazu erzaehlen, ich find den wirklich genial, denn die Differen ist ja wirklich winzig im Vergleich zur eigentlichen Frequenz. (stell dir vor, du muesstest etwa ne laenge bis auf 12 Stellen hinter dem Komma messen!
Gruss leduart
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(Mitteilung) Reaktion unnötig  | | Datum: | 22:13 Di 02.09.2008 | | Autor: | defjam123 |
jep, werd die mal fragen. Quntenphysik finde ich sehr interresant
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