Basiswissen

E=h·f: das f in dieser Gleichung ist die Frequenz eines Photons. Als Photon bezeichnet man ein als Teilchen gedachtes „Stückchen“ Licht, also ein Lichtteilchen. Wie sich solche Teilchen physikalisch verhalten wird mit Hilfe von sogenannten Wellengleichungen beschrieben. Auf diese Umweg kommt man zur Idee einer Photonenfrequenz. Das ist hier kurz vorgestellt.

Bildbeschreibung und Urheberrecht — Keine der drei Vorstellungen hier im Bild passt: a) die Frequenz einer inneren Zustandsänderungen, b) die Frequenz einer Zitterbewegung um einen gedachten Mittelpunkt und c) die Frequenz einer Bewegung auf einer gedachten Flugbahn.☛

Beispiele für Frequenzen von Photonen

Bei grünem Licht spricht man von einer Frequenz von 526 bis 612 Terahertz. Auch die Frequenzen anderer sichtbarer Farben liegen im Bereich einiger hundert Terahertz. Die Formel E=hf ordnet jedem Photon mit der Frequenz f eine Energie E zu. Das kleine h ist dabei die sogenannte Planck-Konstante. Dies sind nur zwei von vielen Beispielen, in denen Licht in Verbindung gebracht wird mit Frequenzen. Eine Liste von verschiedenen Frequenzen für verschiedene Farben des Lichts steht auf der Seite elektromagnetisches Spektrum Tabelle ↗

Photonen sind keine echten Wellen

Photonen sind ganz sicher kleine kleinen Teilchen, die sich auf einer Schlangenlinie durch den Raum bewegen. Und die Photonen zittern oder schwingen auch nicht hin und her während sie sich bewegen. Die Photonenfrequenz ist nicht die Frequenz einer irgendwie gedachten Bewegung eines kleinen Teilchens. Das Photon selbst ist keine Welle und es bewegt sich auch nicht wellenförmig. Gleichwohl wird jedem Photon für Rechenzwecke eine oder mehrere Wellen zugeordnet. Das ist näher erläutert im Artikel zur Photonenwelle ↗

Was ist die Frequenz eines Photons?

Die Frequenz ist nicht die Frequenz eines irgendwie schwingenden Photons sondern die Frequenz einer rein modellhaft gedachten Welle, die letztendlich nur angibt, wo und wann man mit welcher Wahrscheinlichkeit ein Photon antreffen oder messen kann und welche Energie dieses Photon hat. Ob diese Welle an sich existiert ist genauso ungeklärt wie die Frage, ob physikalische Felder wirklich existieren. Solche Wellengebilde bestimmen damit also die erlaubten Zustände von Photonen. Und die Photonenfrequenz ist die Frequenz dieser gedachten Welle. Der Physiker Louis de Broglie sprach in diesem Zusammenhang von einer sogenannten Pilotwelle ↗

Photonenfrequenz und Photonenwellenlänge

c=l·f verbindet die Frequenz eines Photons mit der Wellenlänge eines Photons. Das kleine c steht für die Lichtgeschwindigkeit, das kleine l steht hier für ein kleines griechisches Lambda und bezeichnet die Wellenlänge. Das kleine f steht für die Frequenz eines Photons. Die Formel besagt, dass das Produkt aus Wellenllänge l und Frequenz f immer die Lichtgeschwindigkeit (im momentanen Medium) ergibt. f und l sind damit zueinander umgekehrt proportional denn das Produkt ist konstant. Das heißt anschaulich: je größer die Wellenlänge, desto kleiner die Frequenz, und auch umgekehrt. Lies mehr unter E=hf ↗