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THEMA: Begriff Ruhemasse

Begriff Ruhemasse 16 Jul 2018 19:45 #37525

ra-raisch schrieb:

Jürgen schrieb: Wie schafft es das Photon ohne Energieverlust von 0 auf C zu beschleunigen?

Gute Frage, leider ohne Antwort.

Jürgen schrieb: Wenn das Photon über träge Masse verfügt, müsste dann bei der Anregung eines Elektrons durch ein Photon nicht die Entropie zunehmen?
Die gleiche Frage stellt sich bei Abgabe eines Photons.

Die Zunahme der Entropie ist kein "Problem" sondern unser Schicksal. Du meinst, weil die Ruhemasse des Photons dann sozusagen in pure Energie verwandelt werden würde? "Wenn" das Photon Ruhemasse hätte, "dann" könnte das alles auch anders ein, die "müßte" dann nicht unbedingt in Energie verwandelt werden.


Ich habe bewusst den Begriff „träge Masse“ genutzt, um nicht immer wieder in dieselbe Begriffsfalle zu treten – ich bin nun mal kein Physiker.
Mit Deinem Hinweis, dass dieser Begriff auf das Photon anwendbar ist, verbinde ich die Vorstellung, dass Energie erforderlich ist, um eine wie auch immer geartete Veränderung der Bewegungsrichtung (außer durch Gravitation) zu erreichen (Anregung eines Elektrons und Abgabe eines Photons, oder ein Spiegel, der ja vielleicht ebenso funktioniert).
Wenn Energie erforderlich ist, sollte die Wellenlänge jedes mal größer werden., was nach meinem Verständnis auch zur Zunahme der Entropie beitragen würde.

Vielleicht habe ich jedoch eine falsche Vorstellung von "träger Masse".

Außer es gäbe die Vorstellung, dass ein Elektron tatsächlich mit Lichtgeschwindigkeit um den Atomkern saust.
Das wäre im ersten Moment etwas "strange" für mich.

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Begriff Ruhemasse 16 Jul 2018 21:46 #37526

Jürgen schrieb: Außer es gäbe die Vorstellung, dass ein Elektron tatsächlich mit Lichtgeschwindigkeit um den Atomkern saust.
Das wäre im ersten Moment etwas "strange" für mich.

nein, keine Angst, das schnellste Elektron nach dem Bohrschen Modell ist das Elektron im Wasserstoff. Es kreist auf der Bahn a0 mit der Geschwindigkeit α·c, also ca c/137.

Auch bei einem Spiegel gibt das Photon einen Impuls ab und benötigt nocheinmal einen gleichen, um zu reflektieren. Tatsächlich wird dieser doppelte Impuls auf den Spiegel übertragen. Impuls ist Kraft mal Zeit p = m*v = F*t. Beim Photon ist m = E/c² = f*h/c² und der Impuls somit p = f*h/c.

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Begriff Ruhemasse 16 Jul 2018 22:27 #37529

Also liegt mein Problem mal wieder darin, dass ich eine Begriffsdeutung aus der Alltagswelt in die Physik übertragen habe:

Die Positionsveränderung einer trägen Masse führt nicht zwangsläufig zu einem Energieverlust, der mit einer Erhöhung der Entropie einhergeht.

Korrekt?

Manchmal wäre eine eindeutige Sprache sehr hilfreich für Verständnis.

nochmals danke!

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Begriff Ruhemasse 16 Jul 2018 23:08 #37532

Jürgen schrieb: Energieverlust, der mit einer Erhöhung der Entropie einhergeht.

Energieverlust gibt es eigentlich nicht, Energie bleibt ja erhalten und wird nur umgewandelt. Wenn man von Energieverlust spricht, meint man ein bestimmtes Teilsystem.

In Deinem Fall meinst Du aber die Entropie, die in der Regel durch Wärmeverluste erhöht wird, also durch Energie, die in Reibungswärme, Abwärme etc verwandelt wurde und somit nicht mehr nutzbar ist, also quasi verloren ist.

Wie das beim Aufprall eines Photons ist, kann ich dir leider nicht sagen, ..... und hängt womöglich von den konkreten Spiegeleigenschaften ab.

Bei Gasen, (und Photonen werden damit oft verglichen), prallen die Teilchen gegen die Außenwand und erwärmen diese dadurch. Wenn die Photonen am Spiegel Energie abgeben, muss sich ihre Frequenz verringern.... der Spiegel würde dadurch erwärmt und die Entropie erhöht, wäre zumindest die erste Annahme.

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Begriff Ruhemasse 16 Jul 2018 23:13 #37533

ra-raisch schrieb: Wenn die Photonen am Spiegel Energie abgeben, muss sich ihre Frequenz verringern....

Tun sie eh, wenn du beispielsweise in den Auspuff eines Sonnensegels blickst wird das Licht nach der Reflexion etwas langwelliger zurückkommen als es von der Laterne die das Segel antreibt ausgesandt wurde.

Bestätigend,

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Begriff Ruhemasse 16 Jul 2018 23:18 #37535

Das könnte aber an der Bewegung des Segels liegen (Doppler Effekt) und müßte nicht vom Aufprall her kommen, von Δv abgesehen.

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Begriff Ruhemasse 16 Jul 2018 23:56 #37538

Jetzt habe ich gerade mein Weltbild an den Nagel gehängt, da holt ihr es wieder aus der Mottenkiste.
Das ist gerade das, was ich zum Ausdruck bringen wollte.
Dass z.B. eine Reflektion mit einer größeren Wellenlänge einhergeht, die durch die Impulsübertragung verursacht wird. Ich hatte dies bereits der Entropie zugerechnet. Ob das der Definition von Entropie entspricht soll jetzt mal keine Rolle spielen.
Die Frage die mir durch den Kopf ging ist, ob der gleiche Effekt auch dann stattfindet, wenn ein Elektron durch ein Photon angeregt wird in einen anderen Orbit zu wechseln und auch dann, wenn das Elektron zurückspringt und ein Photon freisetzt. Findet auch dann eine Impulsübertragung statt, die eine größere Wellenlänge des Photons zur Folge hat?
In beiden Fällen könnte der Impuls vom Atom als Bewegungsenergie aufgenommen werden (Was letztendes Wärme und somit Entropie wäre):

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Begriff Ruhemasse 17 Jul 2018 07:45 #37546

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Jürgen schrieb: Jetzt habe ich gerade mein Weltbild an den Nagel gehängt, da holt ihr es wieder aus der Mottenkiste.
Das ist gerade das, was ich zum Ausdruck bringen wollte.
Dass z.B. eine Reflektion mit einer größeren Wellenlänge einhergeht, die durch die Impulsübertragung verursacht wird. Ich hatte dies bereits der Entropie zugerechnet. Ob das der Definition von Entropie entspricht soll jetzt mal keine Rolle spielen.

Eben, wenn es so einfach mit Reflexion = größere Wellenlänge = Rotverschiebung wäre, dann könnte man ja gleich die gesamte kosmologische Rotverschiebung als Produkt der Reflexion der Lichtquanten an diversen realen oder virtuellen Teilchen im Raum verstehen. Dann wäre die Expansion des Weltalls ein rein entropischer Vorgang, der nichts mit dem Anwachsen von Entfernungen zu tun hätte.

MfG
WL01

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MfG
WL01

Begriff Ruhemasse 17 Jul 2018 10:51 #37560

Jürgen schrieb: Die Frage die mir durch den Kopf ging ist, ob der gleiche Effekt auch dann stattfindet, wenn ein Elektron durch ein Photon angeregt wird in einen anderen Orbit zu wechseln und auch dann, wenn das Elektron zurückspringt und ein Photon freisetzt. Findet auch dann eine Impulsübertragung statt, die eine größere Wellenlänge des Photons zur Folge hat?
In beiden Fällen könnte der Impuls vom Atom als Bewegungsenergie aufgenommen werden (Was letztendes Wärme und somit Entropie wäre):

Wenn das Photon das Elektron anregt, wird seine Energie vollkommen auf das Elektron übertragen. Der Impuls muss auch übertragen werden, das ist richtig. Darüber habe ich noch nichts gelesen, danach habe ich aber noch nicht gesucht. Ein Teilübertrag und Reflexion eines Energieüberschusses kenne ich nicht, kann man aber wohl so interpretieren, denn ein Überschuss muss alsbald wieder abgegeben werden.

Das Elektron springt durch die zusätzliche Enegie auf eine höhere Bahn. Wenn es zurückspringt, gibt es genau die Energiedifferenz als Photon ab.

Wie der Impuls und die Entropie dabei abschneiden ist mir nicht bekannt.

Die Impulsbilanz hängt aber von der Richtung ab, in die das Photon wieder abgegeben wird, und die mag je nach Versuchsanordnung variieren. Beim Laser zB soll sie ja möglichst gleich gerichtet wie bei Aufnahme des Photons sein. Beim Laser werden Elektronen auf höheren Bahnen durch ein Photon angeregt, auf die niedrigere Bahn zu springen und dabei das ursprüngliche Photon sowie die eigene Energiedifferenz in die selbe Richtung abzugeben und so die Strahlung zu verstärken,bis sie die Spiegel an den Stirnflächen des Lasers durchdringen und als super parallel ausgerichteter Laserstrahl nach außen in Erscheinung treten.

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Begriff Ruhemasse 17 Jul 2018 12:05 #37565

ra-raisch schrieb:Beim Laser werden Elektronen auf höheren Bahnen durch ein Photon angeregt, auf die niedrigere Bahn zu springen und dabei das ursprüngliche Photon sowie die eigene Energiedifferenz in die selbe Richtung abzugeben und so die Strahlung zu verstärken,bis sie die Spiegel an den Stirnflächen des Lasers durchdringen und als super parallel ausgerichteter Laserstrahl nach außen in Erscheinung treten.

Na, ich glaube so ähnlich. ;) Der erste Teil wird wohl so nicht stimmen können. Ich kann Elektronen unmittelbar nicht durch Energiezufuhr auf eine Bahn mit niedrigerem Energieniveau bringen. So wird meines Wissens beim Laser auch erst einmal ein Elektron auf eine Bahn mit größerem Energieniveau gezwungen. Die erneute Abgabe erfolgt in der Regel wohl so schnell, dass die Vorgänge meist nicht zu gebrauchen sind. Es gibt allerdings Atome (wenn ich recht erinnere Chrom z.B.), die sich mit der Abgabe etwas mehr Zeit lassen. Wobei Zeit hier in Bereichen 10^irgendwas Sekunden abläuft. Die abgegebenen Energiepakete werden dann wohl mit Hilfe von undurchlässigen und einem prozentual durchlässigen Spiegel identisch in Frequenz und Phase abgegeben.


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Begriff Ruhemasse 17 Jul 2018 12:22 #37568

Hallo Jürgen,

Du schreibst: In beiden Fällen könnte der Impuls vom Atom als Bewegungsenergie aufgenommen werden (Was letztendes Wärme und somit Entropie wäre):

Da würde ich erst einmal 'Nein' sagen. :) Es gibt gute Gründe, ein Photon oder Lichtquant als Energiepaket zu verstehen, dass sich merkwürdig benehmen kann. Soweit ich weiß, ist es zurzeit unbestritten, dass das Elektron genau die Energie wieder abgibt, die es durch das Photon bekommen hat. Dass es noch nicht lange her ist, dass man glaubte, dass der Quantensprung instantan (ohne Zeitbedarf) erfolgt, was ein gutes Indiz ist. Wenn ich aber anfänglich nur Energie habe und anschließend vom Betrag her die gleiche Energie herausbekomme, die ich induziert habe, sehe ich kein Geschehen in der Entropie.


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Begriff Ruhemasse 17 Jul 2018 12:24 #37569

D.Rajic schrieb: Ich kann Elektronen unmittelbar nicht durch Energiezufuhr auf eine Bahn mit niedrigerem Energieniveau bringen. So wird meines Wissens beim Laser auch erst einmal ein Elektron auf eine Bahn mit größerem Energieniveau gezwungen.

nein...die Elektronen werden zuerst und auch weiterhin laufend durch Bestrahlung von außen "aufgeladen" also auf die höhere Bahn gebracht, dann geben einige zufällig die exakte Bahndifferenz ab und in einer Kettenreaktion geben dabei alle von diesen Blitzen getroffenen quasi gleichzeitig dieselbe Energie ab, Auf eine (noch) höhere Bahn könnten sie durch exakt diesen Energiestoß nicht gelangen. Zumindest stand das vor 50 Jahren so ähnlich im Bild der Wissenschaft.....inzwischen gibt es sicher bessere Techniken des Aufladens, aber das Prinzip dürfte schon so ablaufen.

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Begriff Ruhemasse 17 Jul 2018 12:46 #37570

Hallo ra-raisch,
hm, war dein Post #37569, wenn er auch mit nein - begann, jetzt Zustimmung oder Ablehnung?
Eindeutig ist sicher, dass ein Laser sehr viel Energiezufuhr braucht. So wird ja auch bei der Diskussion um die Mini-Sonde zu alpa-centauri b und dem dazugehörigen Graphen-Segel von einem notwendigen Laser gesprochen, der wohl so viel Energiebedarf hat, dass der Betrieb große Teile der Energieversorgung auf der Erde lahmlegen würde. Hier würde die Frage von Jürgen nach Entropie wohl sicher mit einem deutlichen Ja zu beantworten sein.


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Begriff Ruhemasse 17 Jul 2018 17:18 #37579

wl01 schrieb:

Jürgen schrieb: Jetzt habe ich gerade mein Weltbild an den Nagel gehängt, da holt ihr es wieder aus der Mottenkiste.
Das ist gerade das, was ich zum Ausdruck bringen wollte.
Dass z.B. eine Reflektion mit einer größeren Wellenlänge einhergeht, die durch die Impulsübertragung verursacht wird. Ich hatte dies bereits der Entropie zugerechnet. Ob das der Definition von Entropie entspricht soll jetzt mal keine Rolle spielen.

Eben, wenn es so einfach mit Reflexion = größere Wellenlänge = Rotverschiebung wäre, dann könnte man ja gleich die gesamte kosmologische Rotverschiebung als Produkt der Reflexion der Lichtquanten an diversen realen oder virtuellen Teilchen im Raum verstehen. Dann wäre die Expansion des Weltalls ein rein entropischer Vorgang, der nichts mit dem Anwachsen von Entfernungen zu tun hätte.


... oder es ist beides richtig - ein wenig Rotverschiebung hier durch den Doppler Effekt und ein wenig Rotverschiebung dort durch Wechselwirkung.

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Begriff Ruhemasse 17 Jul 2018 20:40 #37585

D.Rajic schrieb: Hallo ra-raisch,
hm, war dein Post #37569, wenn er auch mit nein - begann, jetzt Zustimmung oder Ablehnung?

Ich hatte auf Deinen Post geantwortet, der bezweifelte, dass das Elektron durch den Impuls dazu veranlasst wird, auf die niedrigere(!) Bahn zu springen, daher das Nein. Natürlich muss das Elektron vorher bereits angeregt sein, sonst ist ja (meist) kein (geeigneter) Platz auf einer niedrigeren Bahn frei. (aber das läßt sich sicherlich präziser formulieren)

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Begriff Ruhemasse 19 Aug 2018 20:24 #40462

Nachdem ich hier viel über den Massebegriff erfahren habe fehlt mir noch eine Information:

In vielen Formeln taucht der Faktor m auf.

Es wird dabei nicht weiter differenziert.

Ist die Annahme richtig, dass in solchen Formeln immer die Ruhemasse gemeint ist ohne relativistische Energie?

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Begriff Ruhemasse 19 Aug 2018 21:30 #40472

Jürgen schrieb: Ist die Annahme richtig, dass in solchen Formeln immer die Ruhemasse gemeint ist ohne relativistische Energie?

Nein, damit ist in jeder Referenz etwas anderes gemeint.

Das aus dem Kontext herauslesen müssend,

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Begriff Ruhemasse 19 Aug 2018 21:47 #40477

Die Ruhemasse wird in der Regel mit m0 bezeichnet. Da weiß jeder, was gemeint ist.
Thomas

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Begriff Ruhemasse 26 Aug 2018 22:42 #41026

Prof Susskind bei ca 1 Std im Video
theoreticalminimum.com/courses/special-r...012/spring/lecture-3
restmass is an anachronisme
es gibt keinen ernsthaften Physiker, der das Wort Ruhemasse benützt

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Begriff Ruhemasse 27 Aug 2018 00:25 #41030

ra-raisch am 20.7. hat geschrieben: Ich halte mich da an MTW

ra-raisch am 26.8. hat geschrieben: es gibt keinen ernsthaften Physiker, der das Wort Ruhemasse benützt


Im MTW der nach wie vor als die Bibel der Relativitätstheorie gilt wird der Begriff mindestens ein paar tausend Mal verwendet.

,
Folgende Benutzer bedankten sich: AndreasJB

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Begriff Ruhemasse 28 Aug 2018 11:28 #41136

Susskind verwendet das Wort selber zweimal später im selben Video.

Natürlich kann man "Ruhemasse" zur Verdeutlichung verwenden, vor allem, wenn man Teile eines Systems (zB Elektron aus einem Atom) herausnimmt und den Massendefekt erklärt oder wenn man jemandem das Prinzip von Masse und potentieller oder kinetischer Energie erklärt .... und bereits beim SL spricht man dann doch eher von "irreduzibler Masse", das ist nichts anderes als diese ominöse Ruhemasse.

Es geht ja um die grundsätzliche Nomenklatur, wenn man ein (bewegtes) Objekt betrachtet.

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