Hallo nochmal,
gibt es ein Gerät, dass die Frequenz von (sichtbaren) Licht dirket messen kann? Wenn ja, wie funktioniert das ganze?
Gruß
OLIVER
Spektrometer
Hi
gibt es ein Gerät, dass die Frequenz von (sichtbaren) Licht
dirket messen kann?
Ja. Die Geräte heissen Spektrometer.
Wenn ja, wie funktioniert das ganze?
Uff, da gibt es viele Varianten.
Hier als Beispiel ein Echelle-Spektrometer
http://astro.uni-tuebingen.de/groups/orfeus/echelle…
Funktionsweise:
Licht sammeln, an Gitter beugen (dabei möglichst hohe Ordnung verwenden um eine gute spektrale Auflösung zu bekommen), und dann mit positionsempfindlichen Detektor messen. Die Position eines Photons auf dem Detektor korreliert mit seiner Energie/Wellenlänge.
Hoffe es hilft dir was
Rossi
keine Wellenlänge!
Hallo Rossi,
Danke für die Antwort, aber ich suchte nach einem Gerät, dass DIREKT die Frequenz ermitellt, also nicht erst die Wellenlänge und dann umrechnen.
Gruß
OLIVER
???
Hi,
Danke für die Antwort, aber ich suchte nach einem Gerät, dass
DIREKT die Frequenz ermitellt, also nicht erst die Wellenlänge
und dann umrechnen.
Äh, das verstehe ich jetzt nicht. Mit einem Spektrometer misst du ja die Energie und die ist auch E=hf.
Vielleicht schwebt dir ja soetwas wie ein Radioempfänger also ein PLL vor. Ein vergleichbares Bauelement (das Molekül Retinal) hast du im Auge. Ein Photon der richtigen Energie/Wellenlänge/Frequenz verursacht einen Konformationsübergang -> Damit ist auch schon die Energie (grob) bestimmt. Nimmst du mehrere Moleküle und verdrahtest du geschickt, bekommst du die „Farbe“ des Photons.
Passt das besser?
Rossi
Hallo.
Vielleicht schwebt dir ja soetwas wie ein Radioempfänger also
ein PLL vor. Ein vergleichbares Bauelement (das Molekül
Retinal) hast du im Auge. Ein Photon der richtigen
Energie/Wellenlänge/Frequenz verursacht einen
Konformationsübergang -> Damit ist auch schon die Energie
(grob) bestimmt. Nimmst du mehrere Moleküle und verdrahtest du
geschickt, bekommst du die „Farbe“ des Photons.Passt das besser?
Ja, schon eher, aber du hast geschrieben, dass nur ein Photon der „richtigen“ Frequenz einen Konformationsübergang bewirkt, wenn ich jetzt eine geringere Frequenz habe, dann versagt doch die Methode. Oder?!
Gruß
Oliver
Hallo OLIVER,
gibt es ein Gerät, dass die Frequenz von (sichtbaren) Licht
dirket messen kann? Wenn ja, wie funktioniert das ganze?
Und wie willst du dann die erhaltenen 500 THz weiterverarbeiten ???
Für monochromatisches Licht gibt es theoretisch die Möglichkeit mit 2 Fotozellen mit unterschiedliche spektraler Empfindlichkeit (ideal eine mit Maxima bei Rot und die Andere bei Blau) durch die Summe und die Differenz der beiden Signale die Farbe zu bestimmen.
MfG Peter(TOO)
Hallo Oliver,
gibt es ein Gerät, dass die Frequenz von (sichtbaren) Licht
dirket messen kann? Wenn ja, wie funktioniert das ganze?
ja, so ein Gerät gibt es wirklich. Allerdings kann man nicht unbedingt von einem „Gerät“ reden - vielmehr ist ein ein (für den Laien) komplizierter Aufbau, der eine großen optischen Tisch vollständig belegt.
Es handelt sich um eine Methode, die die Arbeitsgruppe von Prof. T. Hänsch am Max-Planck-Institut für Quantenoptik in Garching b. München entwickelt und verfeinert hat.
Ich habe mehrere Vorträge von T. Hänsch gehört und habe das Prinzip in etwas verstanden, aber Quantenoptik ist ein bisschen zu weit von meinem Fachgebiet entfernt, als daß ich die Methode auswending erklären könnte.
Ich versuche es mal wie folgt - das Grundprinzip beruht auf sog. Frequenzketten. Es ist ja mit elektrischen Methoden nicht weiter schwierig, Schwingkreise für relativ niedrige Frequenzen (1-10 MHz) zu bauen und deren Frequenz genau zu bestimmen. Mit bestimmten Resonatoren und Modenkopplern ist es möglich, vielfache dieser Frequenz zu erzeugen und damit eine Schwingkreis deutlich höhere Frequenz genau zu stabilisieren - damit kennt man dann auch dessen Frequenz sehr genau. 15 Schwingkreise und Koppler reichen schon aus, um mit einer MHz-Frequenz am Anfang der Kette einen Laser sehr genau zu stabilisieren und dessen Frequenz vorzugeben. (Die Details sind natürlich viel komplizierter…)
Die Arbeiten von Hänsch’s Gruppe gehen in diese Richtung - allerdings brauchen sie offenbar nur einen Laser (= 1 Schwingkreis). Der Aufbau ist also deutlich einfacher und genauer. Mittels nichtlinearer optischer Effekte im inneren des Lasers schafft man es, nur bestimmte Lichtfrequenzen zu erzeugen und mittels anderer Effekte diese auch zu messen, u.a. durch Kopplung an eine Atomuhr. Diese Lichtfrequenzen haben konstanten Abstand und wirken dadurch im Frequenzraum wie ein Meterstab, anhand dessen alle LichtFREQUENZEN genau (
Danke genau das habe ich gesucht! (n.T.)
Peng!
Hallo
Ich finde , die Antwort " Spektrometer " ist schon ganz gut , man hat schließlich auch die Lichtgeschwindigkeit , und kann die Wellennatur des Lichtes nachweisen .
Nur meine ich , eine bestimmte Wellenlänge ist nicht dasselbe wie Energie , da es ja helles und dunles Licht einer Farbe gibt .
Die weiter oben aufgeführte elektrische Methode halte ich für zweifelhaft , solöange ich nicht weiß , wie das wohl gehen soll . Halbleiter als Zähler oder mit nichtlinearen Bauteilen zur Frequenzaufbereitung könnte man was machen , gibt es nicht für diesen sehr hohen Frequenzbereich .
Eine gedampfte Struktur für elektrische Feldeffekte wie in einer Röhrentriode oder Diode wäre ein Lösung …
MfG
Matthias
[Bei dieser Antwort wurde das Vollzitat nachträglich automatisiert entfernt]
Hi,
Nur meine ich , eine bestimmte Wellenlänge ist nicht dasselbe
wie Energie ,
Ja und Nein. Die Wellenlänge l=Lichtgeschwindigkeit c/Frequenz f hängt direkt mit der Energie E zusammen:
E=h*f (oder E=h*c/l)
Dabei ist h das Wirkungsquantum. Die Energie ist also tatsächlich NUR von der Wellenlänge abhängig.
da es ja helles und dunles Licht einer Farbe gibt.
Darauf fällt fast jeder rein. Die Intensität des lichtes hat nichts mit der Energie zu tun. Sie gibt Aufschluss darüber wieviel Licht (also Photonen mit besagter Energie) auftreffen. Sind es mehr habe ich helles Licht, sind es weniger dunkles.
…
Gruß
Claudius
Hallo ,
ich weiß nur , das man in der Physik Partikel , zumeist Elektronen welche auf 0 abgebremst werden , mit einer bestimmten Energie für eine bestimmte Wellenlänge benötigt .
Ist das vielleicht mit der Energie von Photonen gemeint ?
Was die Entstehung von elektromagnetischen Wellen betrifft , so bin ich der Meinung , das es keine untere Grenze für die Energie ( jetzt ist die elektrische Energie eine Welle gemeint) einer Lichtwelle gibt . Dabei gehe ich von der Erzeugung von Funkwellen aus ; ich finde keinen Hinweis darauf , das diese Wellenamplitude nicht beliebig klein gemacht werden kann .
MfG
Matthias
[Bei dieser Antwort wurde das Vollzitat nachträglich automatisiert entfernt]
Hi,
Es ist immer gefährlich sich in Teilchen- und Wellenvorstellungen zu sehr zu verstricken. Elektronen sind im Grunde weder teilchen noch Welle. Sie erscheinen nur, abhängig von der Messung, so oder so.
ich weiß nur , das man in der Physik Partikel , zumeist
Elektronen welche auf 0 abgebremst werden , mit einer
bestimmten Energie für eine bestimmte Wellenlänge benötigt .
Diese bestimmte Energie entspicht der kinetischen Energie des „Teilchens“ Elektron (die übrigens zusätzlich noch weitere Energie, nähmlich Ihre Ruhemasse, bestizten).
Die „Welle“ Elektron hat natürlich die entprechende Energie un damit die entprechende Wellenlänge.
Ist das vielleicht mit der Energie von Photonen gemeint ?
Auch hie „spiegelt“ sich die kinetische Energie des Teilchens in der Frequenz der Welle wieder.
Was die Entstehung von elektromagnetischen Wellen betrifft ,
so bin ich der Meinung , das es keine untere Grenze für die
Energie ( jetzt ist die elektrische Energie eine Welle
gemeint) einer Lichtwelle gibt.
Und was wäre mit Energie Null als untere Grenze?
Dabei gehe ich von der
Erzeugung von Funkwellen aus ; ich finde keinen Hinweis darauf
, das diese Wellenamplitude nicht beliebig klein gemacht
werden kann .
Die Amplitude hat nichts mit der Energie zu tun. Sie sagt etwas über Intensität aus. Und diese kann natürlich zu null gemacht werden.
Ich frag mich was du unter Funkwellen verstehst.
Der Bereich der elektromagnetischen Wellen (Langwelle, Mittelwelle, Kurzwelle, UKW) die als Funkwellen bezeichnet werden liegt bei 10 Km bis 1m (oder 1kHz-100MHz).
Die Lichtwelle nur eine elektromagnetische Welle im sichtbaren Frequenzbereich.
Gruß
Claudius
Hallo,
wenn der Frequenzmesser handlich sein sollte wären sicher Halbleiter-Techniken sinnvoll. Mit Halbleiter-Heterostukturen lassen sich verschiedene Bandabstände in Halbleiter erstellen. Jeder Bandabstand hat seine charaktersitische Frequenz-Schwelle (stellt sich allerdings noch die Frage welche Rolle hier Phononen spielen). So könnte der sichbare Bereich abgedeckt werden (ob hier die Auflösung ausreicht?)
Fragt sich nur: Gibt es ein solches Gerät? 
Gruß
Claudius
Definition von Intensität
Hallo,
E=h*f (oder E=h*c/l)
Dabei ist h das Wirkungsquantum. Die Energie ist also
tatsächlich NUR von der Wellenlänge abhängig.da es ja helles und dunles Licht einer Farbe gibt.
Darauf fällt fast jeder rein. Die Intensität des lichtes hat
nichts mit der Energie zu tun. Sie gibt Aufschluss darüber
wieviel Licht (also Photonen mit besagter Energie) auftreffen.
Sind es mehr habe ich helles Licht, sind es weniger dunkles.
NAtürlich hat die Intensität etwas mit der Energie zu tun. Sie ist ja gerade so definiert: als Energie pro Zeit und Fläche.:
I = E/F*t = N*hf/F*t
Nur wenn man Lichtsrrahlen der gleichen Frequenz betrachtet, gibt die Intensität Aufschluss über die Zahl der Photonen.
Gruß
Oliver
Oliver
Hi,
Es ist immer gefährlich sich in Teilchen- und
Wellenvorstellungen zu sehr zu verstricken. Elektronen sind im
Grunde weder teilchen noch Welle. Sie erscheinen nur, abhängig
von der Messung, so oder so.
Ja , das kann sein , ich denke vor allem an die Influenz als „unsauberen Faktor“ des Teilchens Elektron , aber da verließen sie auch schon .
Was die Entstehung von elektromagnetischen Wellen betrifft ,
so bin ich der Meinung , das es keine untere Grenze für die
Energie ( jetzt ist die elektrische Energie eine Welle
gemeint) einer Lichtwelle gibt.Und was wäre mit Energie Null als untere Grenze?
Das meinte ich doch , nämlich , das es in Richtung 0 keine Grenze gäbe , bzw. 0 theoretisch erreicht werden könnte .
Die Zahl 0 nimmt eine Sonderstellung mit absolutem Charakter ein .
Dabei gehe ich von der
Erzeugung von Funkwellen aus ; ich finde keinen Hinweis darauf
, das diese Wellenamplitude nicht beliebig klein gemacht
werden kann .Die Amplitude hat nichts mit der Energie zu tun. Sie sagt
etwas über Intensität aus. Und diese kann natürlich zu null
gemacht werden.
Bei mir ist Amplitude gleich Intensität und gibt einen direkten Hinweis auf die Energie einer Welle , solange die Wellenlänge (Zeitraum einer Phase ) und die bestrahlte Fläche bekannt ist ; der eine andere Artikel ist verwendbar .
Ich frag mich was du unter Funkwellen verstehst.
Nun , es gibt den Bereich der genutzten Funkwellen , ich meinte aber die elektromagnetische Welle , wie sie unter anderem auch in der Funktechnik erscheint .
Nach meine Ansicht können Photonen eine beliebig kleine Energie besitzen , wenn es denn eine normale elektromagnetische Welle sein soll .
MfG
Hallo,
NAtürlich hat die Intensität etwas mit der Energie zu tun. Sie
ist ja gerade so definiert: als Energie pro Zeit und Fläche.:
I = E/F*t = N*hf/F*t
Das ist mir so schon klar. Ich hab mich da wohl blos selber eins wenig ausgetrickst weil ich einfach nochmal sagen wollte, dass es ind diesem Fall auf den Energie/Frequenz zusammenhang ankommt. Und bei diesem hat die Energie wirklich „nichts“ mit der Intensität zu tun. Dass viele Photonen mit der Energie E mehr Energie haben als weniger sollte doch trivial sein.
Nur wenn man Lichtsrrahlen der gleichen Frequenz betrachtet,
gibt die Intensität Aufschluss über die Zahl der Photonen.
Das gibt Sie auch wenn ich Licht einer Frequenz betrachte
Gruß
Claudius
So ein Bauelement zu bauen, ist nicht weiter schwierig. Meine Kollegen haben das mit InGaP oder InGaAs gemacht, das unter bestimmten Bedingungen polarisationsanisotrop ist und somit eine wellenlängen- und polarisationsabhängige Absorption hat. Mit dem richtigen Bauelement läßt sich ein Wellenlängenschalter bauen.
Ich kann auch eine Heterostruktur mit Schichten verschiedener Zusammensetzung und jeweils unterschiedlicher Dicke wachsen. Der Photostrom ergibt sich dann aus der Dicke der absorbierenden Schicht. Im Umkehrschluß könnte ich aus der Stromstärke auf die Wellenlänge/Photonenenergie/Lichtfrequenz zurückrechnen.
Aber streng genommmen beantwortet das nicht die Frage: die exakte Messung der LichtFREQUENZ. Eine solche Messung sollte auf ein paar 100-100 Schwingungen/s (10^-15) genau sein. Ein Halbleiterbauelement ist vielleicht auf 0.1% (10^-4) genau - wenn man überhaupt die Schichten überhaupt so genau wachsen kann (wohl eher unwahrscheinlich)
Markus
Hallo,
Es ist immer gefährlich sich in Teilchen- und
Wellenvorstellungen zu sehr zu verstricken. Elektronen sind im
Grunde weder teilchen noch Welle. Sie erscheinen nur, abhängig
von der Messung, so oder so.Ja , das kann sein , ich denke vor allem an die Influenz als
„unsauberen Faktor“ des Teilchens Elektron , aber da verließen
sie auch schon .
Ich weis jetzt nicht was mit der „influenz als unsauberer Faktor“ gemeint ist (Die elektrische Influenz ist die räumliche Trennung von Ladungen aufgrund eines elektrischen Feldes.)
Oder spielst Du auf die (im übrigen falsche) Vorstellung an, dass die Quantentheorie klassische Teichenbahnen (oder andere klassische Grössen) „verwischt“?
Was die Entstehung von elektromagnetischen Wellen betrifft ,
so bin ich der Meinung , das es keine untere Grenze für die
Energie ( jetzt ist die elektrische Energie eine Welle
gemeint) einer Lichtwelle gibt.Und was wäre mit Energie Null als untere Grenze?
Das meinte ich doch , nämlich , das es in Richtung 0 keine
Grenze gäbe , bzw. 0 theoretisch erreicht werden könnte .
Die Zahl 0 nimmt eine Sonderstellung mit absolutem Charakter
ein .
Energie gleich Null sollte der Trivialfall sein. Allerdings habe ich dann eigentlich keine Welle mehr. Was mich nicht daran hindern kann Null als untere Grenze zu nehmen. Es geht also darum: Wie nahe gehts an Null ran?
Dabei gehe ich von der
Erzeugung von Funkwellen aus ; ich finde keinen Hinweis darauf
, das diese Wellenamplitude nicht beliebig klein gemacht
werden kann .Die Amplitude hat nichts mit der Energie zu tun. Sie sagt
etwas über Intensität aus. Und diese kann natürlich zu null
gemacht werden.Bei mir ist Amplitude gleich Intensität und gibt einen
direkten Hinweis auf die Energie einer Welle , solange die
Wellenlänge (Zeitraum einer Phase ) und die bestrahlte Fläche
bekannt ist ; der eine andere Artikel ist verwendbar.
Ich war hier etwas unverständlich. Die Energie eines Photons hat nichts mit der Amplitude (und damit mit der Intensität) zu tun.
Natürlich hat eine Welle mit grosser Amplitude „mehr Energie“, da eben mehr Photonen mit der Energie E=h*f auf eine bestrahlte Fläche (im besagten Zeitraum) auftreffen.
Richtig. Die Amplitude gibt Dir damit einen Hinweis auf die Energie der Welle, jedoch nicht auf die Energie eines Photons und damit auf die Frequenz. Sonst könnte ich nämlich eine (ideale) Solarzelle zur Frequenzmessung benutzen.
Ich frag mich was du unter Funkwellen verstehst.
Nun , es gibt den Bereich der genutzten Funkwellen , ich
meinte aber die elektromagnetische Welle , wie sie unter
anderem auch in der Funktechnik erscheint .
Nach meine Ansicht können Photonen eine beliebig kleine
Energie besitzen , wenn es denn eine normale
elektromagnetische Welle sein soll .
Sollte auch stimmen. Die Photonenenergie E=h*f hat zwar die Konstante h. Wer hindert dich jedoch die Frequenz beliebig klein zu machen?
Damit ergibt sich auch etwas zum Problem: beliebig nahe an Null. Bei einer festen Frequenz f (also konstanter Photonenenergie) kann ich die Energie der Welle nicht beliebig klein machen. Die kleinste Energie (ungleich Null) ist dann die eines einzelnen Photons. Wenn ich jetzt die Photonenenergie nicht mehr konstant halte…
Gruß
Claudius
MfG
So ein Bauelement zu bauen, ist nicht weiter schwierig. Meine
Kollegen haben das mit InGaP oder InGaAs gemacht, das unter
bestimmten Bedingungen polarisationsanisotrop ist und somit
eine wellenlängen- und polarisationsabhängige Absorption hat.
Mit dem richtigen Bauelement läßt sich ein
Wellenlängenschalter bauen.
Scheint mir ein geschikterer Aufbau zu sein, als jener den ich im Sinn hatte
Ich kann auch eine Heterostruktur mit Schichten verschiedener
Zusammensetzung und jeweils unterschiedlicher Dicke wachsen.
Der Photostrom ergibt sich dann aus der Dicke der
absorbierenden Schicht. Im Umkehrschluß könnte ich aus der
Stromstärke auf die Wellenlänge/Photonenenergie/Lichtfrequenz
zurückrechnen.
Grad wollte ich fragen wie ich nun auf die Frequenz komme.
Aber streng genommmen beantwortet das nicht die Frage: die
exakte Messung der LichtFREQUENZ. Eine solche Messung sollte
auf ein paar 100-100 Schwingungen/s (10^-15) genau sein. Ein
Halbleiterbauelement ist vielleicht auf 0.1% (10^-4) genau -
wenn man überhaupt die Schichten überhaupt so genau wachsen
kann (wohl eher unwahrscheinlich)
Deshalb ja auch meine Zweifel ob die „Auflösung“ reicht.
Gruß
Claudius
Zur Quantentheorie kann ich nicht viel sagen .
Ein Elektron hat die Eigenschaft einer bestimmten Ladung .
Es ist jedoch nicht so einfach beim Elektron :
Entfernt man das Elektron von einem zugehörigen Atom oder einer entsprechend positiven Ladung , so steigt die Feldstärke am Elektron theoretisch immer weiter an , siehe Influenzmaschine .
Eine genaue bestimmbare Ladung hat ein Elektron nur bei Vorgängen wie Elektrolyse usw…
Also ein Elektron ist sozusagen etwas anderes wie ein Sandkorn , da es starke Feldwirkung besitzt , aber das sollte nur eine Randbemerkung sein , und gehört nicht zum Thema .
Für die Entstehung des Begriffs „Photon“ halte ich mehrere Umstände für verantwortlich :
Der Massecharakter von Energie , also auch der von Lichtwellen .
Aufprallendes Licht erzeugt einen kinetischen Impuls .
Geräte wie zum Beispiel der Photomultiplyer , welche in der Beschreibung von vervielfältigten Teilchen ausgeht .
Die Licht und Gammaquanten kommen im ganz feinen Detail auch nicht gleichmäßig sondern „stückweise“ , zum Beispiel beim Kernzerfall . Beim Kernzerfall hat man es daher besonders gerne , von Photonen zu sprechen .
Also ich mal Schluss machen , indem ich sage :
Von „Quantentheorie“ verstehe ich erstmal nicht viel .
Außerdem kann als ein „Photon“ bezeichnetes energetisches Ereignis soweit gebrochen oder gestreut werden , bis es unwirksam ist , also als ein Photon(oder Lichtteilchen?) nicht wirksam und ebenso in der elektrischen Energie sehr niedrig liegt .
Mehr kann ich jetzt dazu nicht sagen
MfG