Direkt zum Inhalt

Pfadnavigation

  1. Startseite
  2. Physik
  3. 5 Optik
  4. 5.5 Welleneigenschaften des Lichts
  5. 5.5.0 Welleneigenschaften des Lichts
  6. Photonen

Photonen

Licht kann man sich als einen Strom von winzigen kleinen Teilchen, den Photonen, vorstellen. Jedes dieser Photonen besitzt Energie und bewegt sich mit Lichtgeschwindigkeit.
Photonen entstehen in der Atomhülle. Zwischen ihrer Energie und der Frequenz des Lichtes besteht direkte Proportionalität.

Schule wird easy mit KI-Tutor Kim und Duden Learnattack

  • Kim hat in Deutsch, Mathe, Englisch und 6 weiteren Schulfächern immer eine von Lehrkräften geprüfte Erklärung, Video oder Übung parat.
  • 24/7 auf Learnattack.de und WhatsApp mit Bildupload und Sprachnachrichten verfügbar. Ideal, um bei den Hausaufgaben und beim Lernen von Fremdsprachen zu unterstützen.
  • Viel günstiger als andere Nachhilfe und schützt deine Daten.
Jetzt 30 Tage risikofrei testen
Your browser does not support the video tag.

Licht kann mit den Modellen Lichtstrahl und Lichtwelle beschrieben werden. Wir wissen heute auch, dass man Licht als einen Strom von winzig kleinen Teilchen, den Photonen, auffassen kann (Bild 1). Entwickelt wurde diese Vorstellung von einem der berühmtesten Physiker des 20. Jahrhunderts, ALBERT EINSTEIN (1879-1955), im Jahr 1905. Die betreffende Theorie wird als Photonentheorie des Lichtes bezeichnet.

Wie entstehen Photonen?

Die Aussendung von Licht ist mit Vorgängen in den einzelnen Atomen verbunden. Wird einem Körper und damit auch seinen Atomen Energie in Form von Licht oder Wärme zugeführt, so gelangen Außenelektronen in einen energetisch höheren Zustand (Bild 2a). Das kann man auch in einem Energieniveauschema darstellen (Bild 3): Elektronen gelangen auf ein höheres Energieniveau, also in einen energetisch höheren Zustand.

In diesem höheren Energiezustand bleiben die Elektronen aber nicht. Vielmehr springen sie ohne äußere Beeinflussung innerhalb kürzester Zeit (ca. innerhalb von 10 Milliardstel Sekunden) in den Ausgangszustand zurück. Dabei geben sie die Energie, die sie vorher aufgenommen haben, in Form von Licht wieder ab. Von einem Atom werden einzelne Photonen oder Lichtquanten abgegeben. Da diese Vorgänge bei vielen Atomen erfolgen, entsteht ein Strom einer sehr großen Anzahl von Photonen, die wird als Licht wahrnehmen.

Welche Eigenschaften haben Photonen?

Photonen bewegen sich stets mit Lichtgeschwindigkeit. Ruhende Photonen gibt es nicht. Jedes Photon besitzt eine bestimmte Energie, wobei folgende Zusammenhänge gelten:

  • Die Energie eines Photons ist umso größer, je größer seine Frequenz ist.
     
  • Die Energie eines Photons ist umso größer, je kleiner die Wellenlänge des betreffenden Lichtes ist.

Da blaues Licht eine etwa doppelt so große Frequenz und damit eine halb so große Wellenlänge wie rotes Licht besitzt, gilt:
Blaues Licht hat eine etwa doppelt so große Energie wie rotes Licht. Eine noch größere Energie besitzt das kurzwelligere, nicht sichtbare ultraviolette Licht (UV-Licht).

  • Vorgänge im Atom bei der Absorption (a) und bei der Emission (b) von Licht
  • Bei der Zufuhr von Energie, z. B. in Form von Licht oder Wärme, gelangen Elektronen in ein höheres Energieniveau.
  • Emission (Abgabe) von Licht: Die Elektronen springen in einen niedrigen Energiezustand zurück. Dabei wird Energie frei, die in Form von Lichtquanten abgegeben wird.
Lernhelfer (Duden Learnattack GmbH): "Photonen." In: Lernhelfer (Duden Learnattack GmbH). URL: http://www.lernhelfer.de/schuelerlexikon/physik/artikel/photonen (Abgerufen: 10. June 2025, 02:38 UTC)

Suche nach passenden Schlagwörtern

  • Fotonen
  • Energiezustand
  • Albert Einstein
  • Photonentheorie
  • Energie
  • Energieniveauschema
  • Lichtgeschwindigkeit
  • Außenelektronen
  • Atome
  • Aussendung von Licht
  • Lichtquanten
Jetzt durchstarten

Lernblockade und Hausaufgabenstress?

Entspannt durch die Schule mit KI-Tutor Kim und Duden Learnattack.

  • Kim hat in Deutsch, Mathe, Englisch und 6 weiteren Schulfächern immer eine von Lehrkräften geprüfte Erklärung, Video oder Übung parat.
  • 24/7 auf Learnattack.de und WhatsApp mit Bildupload und Sprachnachrichten verfügbar. Ideal, um bei den Hausaufgaben und beim Lernen von Fremdsprachen zu unterstützen.
  • Viel günstiger als andere Nachhilfe und schützt deine Daten.

Verwandte Artikel

Albert Einstein

* 14.03.1879 in Ulm
† 18.04.1955 in Princeton (USA)

Er war einer der bedeutendsten Physiker der Geschichte und der Begründer der Relativitätstheorie, die zu einer völligen Veränderung des physikalischen Weltbildes führte. Darüber hinaus erbrachte er grundlegende Arbeiten auf vielen Gebieten der Physik. Insbesondere deutete er den lichtelektrischen Effekt und war damit einer der Mitbegründer der Quantentheorie. Hervorzuheben ist sein Eintreten für Humanität und eine verantwortungsbewusste Nutzung physikalischer Erkenntnisse.

Photonen

Licht kann man sich als einen Strom von winzigen Energieportionen, den Photonen, vorstellen. Jedes dieser Photonen besitzt Energie und bewegt sich mit Lichtgeschwindigkeit. Ihm kann eine Masse und ein Impuls zugeordnet werden.
Photonen entstehen in der Atomhülle. Zwischen ihrer Energie und der Frequenz des Lichtes besteht direkte Proportionalität.

Licht als Transversalwelle

Licht hat Welleneigenschaften und kann mit dem Modell Lichtwelle beschrieben werden. Dabei stellt sich die Frage, ob Licht eine Transversal- oder eine Longitudinalwelle ist und was bei Licht eigentlich schwingt. Aus experimentellen Untersuchungen ist ableitbar:

  •  
Licht ist eine elektromagnetische Welle und damit eine Transversalwelle.
  •  
Periodisch ändern sich elektrische Feldstärke und magnetische Flussdichte, wobei man als Schwingungsrichtung in der Regel die Richtung der elektrischen Feldstärke darstellt.

Wie andere Transversalwellen ist damit Licht auch polarisierbar. Das wird in vielfältiger Weise genutzt.

Die Lichtgeschwindigkeit und ihre Bestimmung

Das Licht breitet sich im Vakuum in allen Richtungen und unabhängig von der Bewegungsgeschwindigkeit der Lichtquelle oder des Lichtempfängers mit einer Geschwindigkeit von 299.792,458 km/s aus. Das ist zugleich die größte Geschwindigkeit, mit der sich Informationen ausbreiten können. Die Vakuumlichtgeschwindigkeit ist eine grundlegende Naturkonstante. Sie wird heute auch genutzt, um die Einheit 1 m zu definieren, die eine Basiseinheit des Internationalen Einheitensystems ist. In Luft breitet sich Licht näherungsweise mit der Vakuumlichtgeschwindigkeit aus, in anderen Stoffen ist die Lichtgeschwindigkeit kleiner.

Das Modell Lichtstrahl

Licht ist eine sehr komplizierte Erscheinung, die mit unterschiedlichen Modellen beschrieben werden kann. Da ein Modell jeweils nur einige Merkmale oder Eigenschaften eines Originals widerspiegelt, hat jedes der Modelle einen bestimmten Anwendungsbereich. Das Modell Lichtstrahl ist ein Modell zur Darstellung des Weges, den das Licht zurücklegt. Es wird vor allem dann genutzt, wenn man in einfacher Weise die geradlinige Ausbreitung des Lichtes, die Entstehung von Schatten oder den Verlauf des Lichtes bei der Reflexion und bei der Brechung darstellen will. Das Modell versagt bei solchen Erscheinungen wie der Beugung, der Interferenz oder der Polarisation.

Ein Angebot von

Footer

  • Impressum
  • Sicherheit & Datenschutz
  • AGB
© Duden Learnattack GmbH, 2025