Warum kann man mit einem Mikroskop nicht unendlich vergrößern?

Ist das wirklich alles?
Ich dachte, es hätte was mit der Beugung von Licht zu tun...

> Ich dachte, es hätte was mit der Beugung von Licht zu tun

Ja eben. Die Beugung ist abhängig von der Wellenlänge.

Machen wir hier jetzt Kindergartenphysik?

Karl - Heinz, ich schlage vor, wir suchen uns beide ein anderes Forum. 
Wieviele Ernstzunehmende haben solche wie "gast" mit ihren blöden 
Bemerkungen wohl schon vergrault? Ich kann sie schon nicht mehr zählen - 
und ich bin noch gar nicht so lange da:

http://www.mikrocontroller.net/topic/146452#new

=> könnte auch interessant sein, obwohl hier nicht genau zutreffend:

Heisenberg: Unschärferelation

Karl heinz Buchegger (kbuchegg) (Moderator) schrieb:

> gast schrieb:
>> Machen wir hier jetzt Kindergartenphysik?

> Du kannst es ja auch mathematisch erklären, wenn du willst.

Der hätte es doch nicht mal so "poulärwissenschaftlich" erklären kömnnen 
wie du. Dem ging's doch nur um's Stänkern.

Und du fühlst dich noch verpflichtet, dich solchen Trolls gegenüber zu 
"rechtfertigen". Und wenn die mir massiv dämlich kommen, machst du dicht 
oder löschst generell alles, statt da endlich mal reinen Tisch zu 
machen. Tust mir echt leid.

> Einen guten Lehrer erkennt man daran, dass er es schafft sich auf das
> vorhandene Niveau anzupassen

Mir war jetzt auch nicht klar, dass das Niveau der Leser hier dem 
Vorschulalter entspricht. Eigentlich sollte man in einem technischen 
Forum etwas mehr voraussetzen können. (Aber auch ich muss da manchmal 
zweifeln, wenn ich z.B. die hier veröffentlichten Bildformate und 
unscharfen Bilder sehe.) Die wesentlichen Punkte wie Wellenlänge und 
Beugung wurden genannt, alles weitere kann sich der Fragestellende 
ergoggeln und in Büchern erlesen und dann eventuelle Verständnisprobleme 
hier oder in einem anderen Forum nochmal zur Sprache bringen. Die 
Erklärungen der Ballspiele halte ich jedenfalls nicht für angemessen. 
Der Fragestellende scheint ja zu wissen, dass Beugung eine Rolle spielt, 
er ist demzufolge dem Vorschulalter entwachsen.

@Timo
Also ich gebe Karl-Heinz und Wodim Recht. So eine wenig 
wissenschaftliche
Beschreibung zu verwenden ist doch o.k. wenn man nicht weis wie das
Bildungsniveau, insbesondere des Fragenden, hier ist. Hier solche
Ansprüche zu stellen ist doch schon mehr als dreist.
Wenn Gast und dir das nicht paßt kannste dir ja ein Forum mit gehobenem
Bildungsniveau suchen.

Ich finde das ist echt eine der besten Beschreibungen die ich je gehört 
habe. Die versteht wirklich jeder und so soll es nun mal doch auch sein!

Ich finde das Beispiel sehr anschaulich.
Oft hat man Probleme anderen etwas technisches/pysikalisches
einfach zu erklären. Da sind solche Modelle klasse.
Wenn der "Belehrte" das versteht kann man die Stufen
erhöhen und die Erklärung immer wissenschaftlicher machen
bis er nicht mehr mitkommt (oder das eigene Wissen endet).

Daher weiter mit solchen Beispielen.

avr

Ich weis das ein Proton aus zwei Up- und einem Down Quark besteht, ein 
Elektron glaube ich aus 2 Down- und einem Up-Quark..., aber woraus 
besteht so nen Photon?

vanille eis!

Das Photon besteht aus einem Photon. Bisher gibts da nichts kleineres. 
Genauso beim Elektron. Das sind Elementarteilchen.
Proton: 2 Up - 1 Down
Neutron: 2 Down - 1 Up

Was bringen den Photonen oder wo kommen die Viecher her, warum strahlt 
die Sonne denn so viele Photonen ab, wie viele gibt es davon, warum 
springt ein Elektron aus seiner Schale wenn es von einem Photon 
getroffen wird und ihm somit Energie zugeführt wird, was ist das für 
Energie, was bringen diese Dinger außer das wir sehen können, das Licht 
was von der Sonne auf die Erde scheint oder überhaupt die ganze 
Strahlung, wird das Zeug durch Photonen "übertragen" eigentlich kriegen 
wir ja nur Photonen von der Sonne geschickt aber wie kommen die 
unterschiedlichen Wellenlängen zustande wenn nur Photonen her geschickt 
werden?

Kleines Braistorming meinerseits vieleicht etwas komisch geschrieben...

Aber Wikipedia kennst du? Ein Photon ist gleichzeitig Teilchen und 
Welle.

>Kleines Braistorming meinerseits vieleicht etwas komisch geschrieben...
Wir wollen hier nicht spielen: Was könnte ich noch alles Fragen.

lol (Gast) schrieb:

> Was bringen den Photonen oder wo kommen die Viecher her,
> warum strahlt die Sonne denn so viele Photonen ab,
> wie viele gibt es davon,
> warum springt ein Elektron aus seiner Schale,
> wenn es von einem Photon getroffen wird und ihm
> somit Energie zugeführt wird,
> was ist das für Energie,
> was bringen diese Dinger außer das wir sehen können,...

Also pass mal auf, das war jetzt kein Freibrief, jede Menge dumme Fragen 
zu stellen. Also mal so volkstümlich, wie ich's in Erinnerung habe, 27 
Jahre, nachdem wir's im Studium hatten. <:-) Es gibt Erscheinungen, die 
sich nur durch das Teilchenmodell des Lichts (also Photonen), und 
solche, die sich nur durch die Wellennatur erklären lassen.

Das (für Menschen) sichtbare Licht ist ein (vergleichsweise sehr 
schmales) Band im breiten Spektrum der elektromagnetischen Wellen. 
Wellenlänge so etwa im Nano- bis Mikrometerbereich. (Das könnte man also 
mit mehr Recht "Mikrowellen" nennen als das, was landläufig so genannt 
wird - das sind übrigens Dezimeterwellen, wenn ich richtig informiert 
bin.)

Das Photon ist ein "Bindeglied" zwischen den Modellen - die 
kleinsmögliche Energieeinheit (Quant). Ich werfe mal noch zwei 
Stichworte in den Raum: Planksches Wirkungsquantum und Heisenbergsche 
Unschärferelation - so, jetzt sind die Physiker gefordert. <:-)

Eine ähnliche Frage dazu: Was sind die Grenzen des elektromagnetischen 
Spektrums? Irgendwo muss es ja in beide Richtungen mal zuende sein.
0,1 Hertz, 0,001 Hz?
100 EHz? 1000 EHz?

ich denke keiner kann erschöpfend genau erklären was ein photon ist.
man denke, als eine analogie dazu, an ein 4-dimensionales Objekt
welches je nach seiner Projektion in den 3-d raum mal als würfel
mal als kugel und mal als pyramide aussieht. mit licht verhält
es sich genauso, mal ist es eine welle mal ein partikel. je nach
perspektive (respektive projektion in der genannten analogie).

je nach gewählter anschauung/perspektive lassen sich bekannte
gesetze anwenden. in der partikel domäne ist das kinetische energie
und impuls, in der wellendomäne interferenz, brechung und beugung.

die frage nach der strahlung der sonne kann ich mit dem suchhinweis
beantworten: siehe schwarzkörperstrahlung/wiensches gesetz.

Troll (Gast)

> Eine ähnliche Frage dazu:
> Was sind die Grenzen des elektromagnetischen Spektrums?

Auch rein theoretischer Natur, würde ich sagen. Nach beiden Seiten wohl 
höchstens ein mathematischer Grenzwert (entweder geht die Frequenz oder 
die Wellenlänge gegen Unendlich - die Lichtgeschwindigkeit als Konstante 
vorausgesetzt, was sie ja wohl in der allgemeine Relativitätstheorie 
auch nicht mehr ist)...

> Ein Photon ist gleichzeitig Teilchen und Welle.

Das trifft auch auf Elektronen, Protonen und Neutronen zu.

Moooooment - kann ein Photon ein Teilchen sein? Teilchen haben eine 
Masse, und die kann man auch nicht annöähernd auf Lichtgeschwindigkeit 
beschleunigen.

Karl heinz Buchegger (kbuchegg) (Moderator) schrieb:

> Photonen haben keine Ruhemasse. Ihre ganze 'Masse'
> besteht einzig und alleine aus der Energie, die sie
> durch die Energiezunahme durch die relativistische Bewegung erhalten.

Und "verschwinden", wenn sie "abgebremst" werden. Nein, nicht 
verschwinden, sondern in eine andere Energieform umgewandelt werden, 
z.B. eben in die kinetische Energie der Elektronen, die sie 
"herausgeschlagen" haben. Photonen können sich nur mit 
Lichtgeschwindigkeit bewegen, sonst gibt es sie nicht, korrekt?

Sag ich doch: Photonen sind Quanten ("Energieeinheiten"), das "Teilchen" 
mit seiner "Masse" ist nur ein Modell, das veranschaulicht, dass die 
nicht unendlich klein sein können, sondern eine bestimmte Größe haben - 
korrekt?

Einsteins genial einfache Formel E = m*c² soll übrigens zuerst in den 
Notizen von Planck aufgetaucht sein, umgekehrt das Plancksche 
Wirkungsquantum h (E = h * Frequenz) zuerst bei Einstein.

Photonen können tatsächlich langsamer als "c" sein, aber nur in anderen 
Medien. c gilt nur für Licht im Vakuum.

"und ihre Ausbreitungsgeschwindigkeit ist niedriger als die 
Vakuumlichtgeschwindigkeit bis hin zu nur einigen Metern pro Sekunde für 
spezielle Materialien."
Zitat von http://de.wikipedia.org/wiki/Photon

Troll (Gast) schrieb:

> Photonen können tatsächlich langsamer als "c" sein, aber nur in anderen Medien.

Genau - und wenn's Luft ist. Also denken wir mal in unseren 
vereinfachten Modellen weiter:

Ein Medium "bremst" (sichtbares) Licht -> niedrigere Frequenz / größere 
Wellenlänge -> und was ist im elektromagnetischen Spektrum das 
angrenzende Band? Genau: Infarot, also Wärme(strahlung).

Die Energie der Photonen (Lichtquanten) ist also in eine andere 
Energieform umgewandelt worden - die Photonen gibt's nicht mehr, auch 
keine "langsameren".

Wö liegt der Denkfehler?

Die frequenz des lichtes aendert naturlich nicht in einem anderen 
Medium. Nur die Wellenlaenge.

> Die frequenz des lichtes aendert naturlich nicht in einem anderen Medium. > Nur 
die Wellenlaenge.

Hm, schneller wird's gegenüber dem Vakuum wohl kaum, also langsamer -> 
konstante Frequenz, geringere Geschwindigkeit -> kürzere Wellenlänge. 
Also Verschiebung nicht in Richtung Infrarot, sondern Ultraviolett?

So gesehen ja. UV. Das Licht hat dabei aber nicht die Energie von UV 
Licht, bewirkt daher nichts Spezielles.

Hm, wir haben also den Fall: In unser Medium (welches?) schicken wir 
sichtbares Licht, auf der anderen Seite kommt UV - Licht 'raus. Aber 
nicht mit der "bekannten" Energie von UV - Licht - hm, Energie wurde dem 
Licht ja beim "Abbremsen" entzogen. Nach meiner Interpretation sind also 
sämtliche Photonen (Energiequanten, die nur bei Lichtgeschwindigkeit 
existieren) im Eimer. Wo ist die Energie nun hin - und was kommt da nun 
'raus? "Normales" UV - Licht jedenfalls nicht...

Könnte ein Zusammenhang damit bestehen - wenn ja, dann welcher: 
Sichtbares Licht dringt sowohl durch "normales" Glas als auch durch 
Quarzglas, UV - Licht nur durch Quarzglas?

> die photonen werden abgebremst. richtig. und wohin geht die energie?
Photonen als Pseudoteilchen (mit ganzzahligem Spin) können nicht 
kontinuierlich abgebremst werden - entweder sie bewegen sich mit ihrer 
Phasengeschwindigkeit in einem Medium oder es gibt sie nicht. Das meint, 
dass ihre Ruhmasse Null ist.
Es gibt gewisse Sonderfälle der Abremsung einzelner Photonen, z. B. die 
Cherenkov-Starhlung. Aber auch sie bedeutet keine Abremsung der 
'Photonen an sich' - sie ist eine Sekundärstrahlung, die aufgrund der 
Wechselwirkung mit dem Medium entsteht.

Die erwähnten Abremsungseffekte von Licht gibt es tatsächlich in 
bestimmten Medien. Hier ist aber die Gruppengeschwindigkeit eines 
Ensembles von Photonen gemeint. Bei der Beschreibung dieser Phänomene 
stößt das Teilchenbild an eine Grenze und sollte dem Wellenbild Platz 
machen.
In diesen Zusammenhag gehören auch die zahllosen Interpretationen zu 
Überlichtgeschwindigkeitseffekten (-> annomale Dispersion).
Extremfälle wie Laserlicht in 'Schrittgeschwindigeit' bestehen aus einer 
Kombination von Absorbtion und Emission von Photonen-Ensembles in einem 
Medium - das wurde hier bereits erwähnt.

> in die frequenzerhöhung, denn höhere frequenz = mehr energie
Was das Einfangen von Photonen und die anschließende Frequenzerhöhung 
angeht: Unter bestimmten Umständen können Atome zwei Photonen einfangen. 
Geschieht dies unterhalb eines best. Zeitintervalls (-> Unschärfe), ist 
bei einer anschließenden Emission eine Frequenzerhöhung möglich. An 
dieser Stelle zeigt sich, dass Unschärfe keine Einschränkung, sondern 
ein Naturprinzip ist.

> die photonen werden abgebremst. richtig. und wohin geht die energie? in
> die frequenzerhöhung, denn höhere frequenz = mehr energie

Blödsinn.

c wird kleiner, f bleibt gleich, Wellenlänge wird größer.

10. Klasse Physik

Gast (Gast)

c wird kleiner, f bleibt gleich, Wellenlänge wird größer.

Kleiner Denkfehler: Geschwindigkeit geringer -> in der gleichen Zeit 
werden kürzere Wege zurückgelegt - bei gleicher Frequenz also kürzere 
Wellenlänge (also z.B. wird aus sichtbarem Licht UV).

> Blödsinn.

> c=\lambda{} \cdot f

> c wird kleiner, f bleibt gleich, Wellenlänge wird größer.

> 10. Klasse Physik

wenn c kleiner wird z.B. 0.9 * c

UND f soll const. bleiben

dann MUSS auch die Wellenlänge KLEINER werden ( * 0.9) sonst stimmt die 
Gleichung nicht mehr

7. Klasse Mathe

Eure Klassengesellschaft in ehren, es ist nur Mathe.

Was macht eigentlich so'n Photon wenn es (auf) ein anderes trifft?

Zurueck zum Thema. Je mehr man vergroessert, desto kleiner ist die 
Flaeche, die die Intensitaet bringen muss. Eine Flaeche, die kleiner als 
die Wellenlaenge ist kann nur noch ins Nahfeld abstrahlen. So ist es in 
der Tat mit einem Nahfeld Mikroskop moeglich Flecken von 50nm noch 
aufzuloesen. Die Intensitaet geht auch hier aber langsam gegen Null, 
obwohl man mit Satten Leuchtdichten belichtet.

>dann betrachtest du die photonen als welle, die sich im treffpunkt
>überlagern und danach wieder getrennt und unverändert ihre wege gehen.

Kein Interaktion? Gar nichts? und das mit Lichtgeschwindigkeit? Wie 
machen die Dinger das?

>Kein Interaktion? Gar nichts? und das mit Lichtgeschwindigkeit? Wie
machen die Dinger das?

Ohne Medium machen die Wellen genau das. Obwohl oberhalb einer gewissen 
Energie kann mit einem Teilchen als Stosspartner instantan ein 
Teilchenpaar (zB Elektron-Positron) entstehen. Das ist dann aber schon 
abgehoben.

Genau - immer bedenken, dass Photonen keine Teilchen sind! Nur 
Energiequanten im Rahmen des Teilchen/modells/ des Lichts.

Bogumil (Gast)

> Kein Interaktion? Gar nichts?

Interaktionen des Lichts (vor allem mit sich selber) sind wohl meistens 
nur mit dem Wellenmodell zu erklären - Interferenzen, Beugung etc. - man 
denke z.B. nur an den Regenbogen, wie schön da das "weiße" licht in 
seine Spektralfarben zerlegt wird, je nach Wellenlänge...

Aber halt - wie ist das beim Laser? Monochromatisches, kohärentes 
Licht...

lasst mich zusammenfassen

c = f_const * lambda
0.9c = f_const * (0.9lambda)

W_photon hängt nur von f ab (W=h*f)
dh die Energie des Photons ist auch im optisch dichterem
Medium dieselbe. f hat ja die Einheit 1/s.

http://www.peter-junglas.de/fh/vorlesungen/physik4/images/bild27.png

wenn wir bei diesem Bild bleiben, bedeutet das, dass ..

auf der Achse die im Bild nach rechts zeigt, die Wellenzüge
breiter werden, ABER die Up/Down Schwingungen ihre Häufigkeit
beibehalten?

Danke :)

> Die Intensitaet geht auch hier aber langsam gegen Null,
> obwohl man mit Satten Leuchtdichten belichtet.

Für die Auflösung ist die Wellenlänge massgebend, nicht die 
Leuchtdichte.


> Genau - immer bedenken, dass Photonen keine Teilchen sind! Nur
> Energiequanten im Rahmen des Teilchen/modells/ des Lichts.

( Auch ) beim "Licht" sind die Photonen-Teilchen bzw. Quanten genauso 
als Modell zu sehen wie eben die Wellen.

Beispielsweise lässt sich der Fotoeffekt mit dem Wellenmodell schlecht 
erklären:
Erst eine Mindestenergie eines Quants ermöglicht die Elektronenablösung. 
Eine "Ansammlung" von mehreren Wellen "geht nicht".

Erklärungsmöglichkeit für das Teilchenmodell bei den 
Interferenzerscheinungen des Lichtes sind Aussagen über die 
Wahrscheinlichkeit der "Flugrichtung" und damit der Auftreffstelle am 
Lichtschirm.

Umgekehrt ist bei "richtigen Teilchen" wie dem Elektron manchmal das 
Wellen-Modell ganz nützlich.

>> Die Intensitaet geht auch hier aber langsam gegen Null,
>> obwohl man mit Satten Leuchtdichten belichtet.
>
>Für die Auflösung ist die Wellenlänge massgebend, nicht die
>Leuchtdichte.

Zugegeben, eine optische Spezialitaet. Nahfeldmikroskopie kann weit 
unterhalb der Wellenlaenge noch aufloesen. Das Letzte was ich davon 
hoerte waren 50nm, dh 1/10 Gruen.

In der Halbleiterfertigung wird auch einiges an Sub-Lambda-Zeug mit UV 
gemacht, da sind dann aber wohl ziemlich fortgeschrittene Tricks im 
Spiel.