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), bei dem der energetische Zustand der Hüllenelektronen
dargestellt wird: Durch Energiezufuhr gelangen Elektronen 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 von10 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 wir 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 gilt:
Die Energie eines Photons ist umso größer,
je größer seine Frequenz ist.
Da blaues Licht eine etwa doppelt so große Frequenz wie rotes Licht
besitzt, gilt: Blaues Licht hat eine etwa doppelt so große Energie
wie rotes Licht. Allgemein gilt für die Energie
von Photonen:
Nach der einsteinschen Beziehung 
sind Energie und Masse äquivalent. Kennt man die Energie eines Photons,
so kann man ihm nach der genannten Beziehung auch eine Masse zuordnen.
Wie die Energie hängt die Masse von der Frequenz ab. Für die
Masse von Photonen gilt:
Da sich Photonen stets mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten, gibt es keine ruhenden Photonen und denzufolge auch keine Photonen mit einer Ruhemasse.
Photonen haben auch einen Impuls, der sich formal aus Masse und Geschwindigkeit ergibt. Der Impuls von Photonen kann folgendermaßen berechnet werden:
Bei einer Reflexion oder einer Absorption erzeugen
Photonen wegen ihres Impulses einen Druck, der als Strahlungsdruck
oder Lichtdruck bezeichnet
wird. Den ersten experimentellen Nachweis dafür erbrachte der russische
Physiker P. LEBEDEW (1866-1912) im Jahre 1901. Genauere Informationen
dazu sind in dem Beitrag "Lichtmühle" auf der CD zu finden.