9. Photonen und Quantenelektrodynamik
Energie, Impuls und Schwelle #
Für Vakuumphotonen gilt
ν zählt Zyklen pro Sekunde. Ein Photon mit 500 nm Vakuumwellenlänge besitzt ungefähr 2,47968 eV. Im einfachen Einphotonenmodell des Photoeffekts ist Kmax=hν−Φ. Bei einer beispielhaften Austrittsarbeit Φ=2,00 eV folgt Kmax≈0,47968 eV. Unterhalb der Schwelle erfolgt keine Emission durch diesen Prozess.
Größere Intensität erhöht im üblichen Bereich die Zahl emittierter Elektronen; deren maximale kinetische Energie hängt vor allem von der Frequenz ab. Vollständige Intensitätsunabhängigkeit wäre die falsche Aussage.
Streuung und Quantenfeld #
Compton-Streuung am freien anfangs ruhenden Elektron ergibt
θ ist der Streuwinkel des Photons. Rückstreuung liefert 2h/(mec). Die Quantentheorie erklärt Interferenzamplituden und einzelne Detektionsereignisse gemeinsam. Ein Photon verwandelt sich nicht abwechselnd in eine klassische Welle. Seine Energie hängt von der Frequenz ab; es gibt keine universelle von null verschiedene Mindestphotonenenergie.