Licht vs. radiogolven

[klazon]

Citaat uit het topic over lichtsnelheid :

Licht (net als alles) heeft een duaal karakter, het is een golf maar ook een deeltje.

Ik heb altijd begrepen dat licht elektromagnetische straling is, net als radiogolven.
Toch wordt alleen bij licht gesproken over het duale karakter en over fotonen.
Bij radiogolven wordt dat nooit gedaan.

Wat is het wezenlijke verschil tussen die twee?

[Professor Puntje]

De golflengte (of frequentie).

[klazon]

Dat de frequentie verschilt weet ik.
Maar het gaat mij er om dat bij licht wel wordt gesproken over het duale karakter van golf en deeltje, en over fotonen, maar bij radiogolven niet. Waarom is dat?

[Professor Puntje]

De energie per foton is recht evenredig met de frequentie. Dus des te hoger de frequentie van een pakketje elektromagnetische straling met een zekere hoeveelheid energie E des te "korreliger" zal dat pakketje zijn (want des te minder fotonen passen er dan in zo'n pakketje met energie E).

[Xilvo]

Wat is het wezenlijke verschil tussen die twee?

Geen.
Er is natuurlijk wel een enorm verschil in energie van de fotonen, E=h.ν met h de constante van Planck (6,63E-34 J.s) en ν de frequentie.

Dat betekent dat een enkel lichtfoton nog wel iets kan bewerkstelligen (een puntje op een fotografische plaat chemisch veranderen, een elektron uit een materiaal losschieten) terwijl dat voor een foton met frequentie van bijvoorbeeld ν = 100 MHz, met een energie die ca een miljoen keer kleiner is, volkomen onmogelijk is.

[jkien]

Radioastronomie kijkt onder andere naar 21 cm straling die afkomstig is van waterstofatomen in het heelal. Het elektron van een waterstofatoom kan een overgang maken van 6 μeV, en daarbij een foton uitzenden met die energie. Het foton wordt in zijn eentje gemaakt en is in dat opzicht een deeltje. Als het vervolgens op reis gaat samen met soortgelijke fotonen gedraagt het zich als een golf met een golflengte van 21 cm.

Een topic dat te maken heeft met je vraag: Wat is 'in de praktijk' het zwakste foton dat door een atoom geproduceerd wordt?

[klazon]

Als ik de antwoorden goed begrijp is er behalve de frequentie en de daarbij behorende energie geen wezenlijk verschil. Dus radiostraling bestaat ook uit fotonen die je ook als deeltjes kunt beschouwen. Maar waarom wordt dat dan nooit zo benoemd, en bij licht wel?
Dat is eigenlijk de kern van mijn vraag.

[Xilvo]

Waarschijnlijk omdat er al eeuwen discussie was of licht nu uit deeltjes of golven bestond.
Newton dacht dat het deeltjes waren. Later toonden buiging- en interferentieproeven aan dat hij het fout had en dat licht uit golven bestond. Totdat Einstein via het fotoelektrisch effect aantoonde dat licht gekwantiseerd was en dus toch (ook) uit deeltjes bestond.
Die discussie was feitelijk achter de rug toen radiogolven gemeengoed werden.

Plus, zoals ik al schreef, dat het effect van een enkel radiogolf-foton veel lastiger aan te tonen is, door de veel lagere energie.

[Gast]

Licht, radiogolven, gammastraling .. het is allemaal elektromagnetische straling. Vaarvan het quantum de foton is.

Wanneer men het "deeltjes karakter" en wanneer men het "golf karakter" gebruikt hangt af van de vraagstelling .. het probleem.

Bijvoorbeeld voor de kosmische achtergrond straling (weer EM straling) wordt het als golven beschouwd voor de kosmologische roodverschuiving of temperatuur en helderheid. Dit laatste (helderheid en temperatuur) kan ook met fotonen als deeltjes; dit geeft dezelfde uitkomst.

[MartoO]

Het woord 'licht' gebruikt men veelal voor het zichtbare deel van de EM straling. (Dus van ongeveer 400 nm tot 750 nm.)
(Ons menselijk oog reageert op EM-straling van 400 tot 1400 nm, maar het bovenste deel vanaf 700 nm wordt niet meer 'gezien'.)
De rest van het EM spectrum wordt meestal geen licht genoemd.

[Pa Pinkelman]

Elektromagnetische straling heeft inderdaad zowel een deeltjes en een golfkarakter. Bij lage frequenties zoals radiostraling overheerst het golfkarakter. Bij hele hoge frequenties zoals gammastraling overheerst het deeltjeskarakter.

[Xilvo]

Elektromagnetische straling heeft inderdaad zowel een deeltjes en een golfkarakter. Bij lage frequenties zoals radiostraling overheerst het golfkarakter. Bij hele hoge frequenties zoals gammastraling overheerst het deeltjeskarakter.

Dat kan je niet zo absoluut stellen. Het hangt er vanaf waar je naar kijkt.
Als gammastralen buigen of interfereren moet je met het golfkarakter werken.

[Pa Pinkelman]

Elektromagnetische straling heeft inderdaad zowel een deeltjes en een golfkarakter. Bij lage frequenties zoals radiostraling overheerst het golfkarakter. Bij hele hoge frequenties zoals gammastraling overheerst het deeltjeskarakter.

Dat kan je niet zo absoluut stellen. Het hangt er vanaf waar je naar kijkt.
Als gammastralen buigen of interfereren moet je met het golfkarakter werken.

Ik denk inderdaad dat het mogelijk is om een experiment uit te voeren waarbij gammastraling interfereert.
en ik denk ook dat hoe hoger de energie van deze straling is hoe moeilijker het is om het uit te voeren.
Het zelfde geldt voor radiostraling. Het zal best lastig zijn om losse fotonen daarvan te detecteren maar theoretisch niet onmogelijk. Dus ik blijf er bij...Radiostraling vooral golfkarakter, gammastraling vooral deeltjeskarakter (En met vooral betekent het niet dat het andere uit te sluiten is, dus wat dat betreft ben ik het eens met Xilvo).

[Gast]

Radiostraling vooral golfkarakter, gammastraling vooral deeltjeskarakter 

Ja, daar zit wel wat in.

De hoeveelheid energie die een foton heeft, kan ervoor zorgen dat het zich meer als een golf of meer als een deeltje gedraagt. Fotonen met lage energie (zoals bij radio golven) gedragen zich meer als golven, terwijl fotonen met hogere energie (zoals bij röntgenstraling) zich meer als deeltjes gedragen.

https://imagine.gsfc.nasa.gov/science/t ... trum2.html

@klazon (vooral)

Maar om mijn verhaal nog even af te maken .. dit:

Licht, radiogolven, gammastraling .. het is allemaal elektromagnetische straling. Vaarvan het quantum de foton is.

Wanneer men het "deeltjes karakter" en wanneer men het "golf karakter" gebruikt hangt af van de vraagstelling .. het probleem.

Bijvoorbeeld voor de kosmische achtergrond straling (weer EM straling) wordt het als golven beschouwd voor de kosmologische roodverschuiving of temperatuur en helderheid. Dit laatste (helderheid en temperatuur) kan ook met fotonen als deeltjes; dit geeft dezelfde uitkomst.

Bij radiogolven is de toepassing meestal, zo niet altijd, communicatie.

Radiogolven kunnen door de atmosfeer, gebladerte en de meeste bouwmaterialen gaan en kunnen via diffractie rond obstakels buigen, en in tegenstelling tot andere elektromagnetische golven hebben ze de neiging eerder te worden verstrooid dan geabsorbeerd door objecten die groter zijn dan hun golflengte.

Bij lagere frequenties zorgt diffractie ervoor dat radiogolven over heuvels en andere obstakels buigen en voorbij de horizon reizen, waarbij ze de contouren van de aarde volgen. Naja, zie hier voor vanalles:

https://en.m.wikipedia.org/wiki/Radio_propagation

Kortom waarom "radio golven" ipv "radio deeltjes" (wat wel heel gek klinkt) heeft vooral te maken met de voortplanting voor dat deel van het EMR spectrum.
Dus het gedrag van radiogolven kan veel beter, of soms alleen maar (volgens mij), beschreven worden met een golfkarakter.

[hagemot]

Waarschijnlijk omdat er al eeuwen discussie was of licht nu uit deeltjes of golven bestond.
Newton dacht dat het deeltjes waren. Later toonden buiging- en interferentieproeven aan dat hij het fout had en dat licht uit golven bestond. Totdat Einstein via het fotoelektrisch effect aantoonde dat licht gekwantiseerd was en dus toch (ook) uit deeltjes bestond.
Die discussie was feitelijk achter de rug toen radiogolven gemeengoed werden.

ja, waarom is die discussie eigen afgelopen? Als wordt gesproken van duaal karakter, levert men daarmee toch zelf het bewijs dat men het ten diepste nog niet weet? En dat weet je zelf ook, want niemand kan het duale logisch duiden.

Maar als je van een golf aanneemt, dat zij bestaat bij de gratie van onderliggende deeltjes die golven veroorzaken, dan is het duale karakter totaal weggevallen: de deeltjes die aan de golf ten grondslag liggen, gedragen zich als deeltjes in het ene experiment en hun verschijning als golf in het andere experiment. Niet vanwege een duaal karakter, maar vanwege het feit dat de meetinstrumenten niet rekenen met piket-paaltjes en afgelegde afstanden, maar met frequenties en fasen, die naar hun aard uitsluitend waargenomen worden met een tijdoverbruggende waarneming, zoals een foto.