Dieses Thema wurde von mir aus dem Thread 'Blick in die Vergangenheit' abgetrennt.
Orbit fragte dort:
Mac antwortete:
Alle sind herzlich eingeladen hier mit zu diskutieren.
Orbit
Orbit fragte dort:
Ich frage mich die ganze Zeit einfach, worin denn der Unterschied zwischen einem Photonen- und einem Elektronenstrahl bestehen könnte. Wenn das Photon laut Wikipedia
sei, muss da ein Unterschied bestehen; denn das Elektron ist keine 'elementare Anregung (Quant)', und ich frage mich halt, was anderes als h hier denn elementar sei.Zitat von Wiki
...die elementare Anregung (Quant) des quantisierten elektromagnetischen Feldes...
Mac antwortete:
Ich weiß nicht genau, ob ich Deine Frage richtig verstehe, darum könnte die Antwort Dein Thema verfehlen.
Elementar ist in beiden Prozessen im ersten Schritt die Energieübertragung von einem Photon oder von einem Elektron (oder einem Proton, Neutron, Atom, Ion, Molekül, Staub ... sprich Masse) auf ein Elektron (oder auch auf einen Atomkern, wenn die Energie hoch genug ist) oder deren viele.
Damit diese Wechselwirkung überhaupt stattfindet, muß das Photon/schnelle Elektron die jeweilige Energie aufbringen, die nötig ist um das Elektron des getroffenen Atoms in einen der möglichen Anregungszustände zu bringen. Reicht die Energie nicht, dann findet diese Anregung niemals statt. Das Photon kann nach diesem Energieaustausch mit einer Wellenlänge ‚weiterfliegen‘, die der Differenzenergie (Ursprüngliche Photonenfrequenz * h – Anregungsenergie = Frequenz des gestreut weiterfliegenden Photons * h entspricht.
Das angeregte Elektron fällt nach einer charakteristischen Halbwertzeit wieder in seinen Grundzustand (das kann auch über mehrere Stufen stattfinden) und emittiert dabei die vorher aufgenommene Energie als Photon(en) mit einer Wellenlänge, die exakt der vorher zur Anregung aufgenommenen Energie entspricht. (Ich habe einige Prozesse, die die Sache komplizierter machen weggelassen)
Es gibt keinen prinzipiellen Unterschied bei der Auslösung dieses Vorgangs, egal ob er von einem Photon, einem schnellen Elektron oder durch Stoß mit Materie (vom Proton an aufwärts) angestoßen wird. Man kann also auch mit Elektronenstrahlung oder Protonenstrahlung oder Ionenstrahlung ‚Licht‘ erzeugen. Reine Alpha-Strahler kann man z.B. auf dieser Basis messen. Flüssigszintillation z.B. wäre dazu ein Suchbegriff.
Photonen werden dabei immer nur von solchen Elementaren Vorgängen ausgelöst, wie sie bei dem ‚Rücksturz‘ des Elektrons vom angeregten Zustand in einen weniger angeregten Zustand stattfinden. Das ist nicht auf Atome beschränkt, sondern gibt es ebenso auf molekularer Ebene. (z.B. auch bei Glühwürmchen) und auch auf der Ebene von Atomkernen (Gammastrahlung) Welche Prozesse da bei den langen Funkwellen auf elementarer Ebene eine Rolle spielen, weiß ich leider nicht so genau, nur daß man Ladungen bewegen muß.
Ob ein Prozess, ähnlich zur Drittelung der Elementarladung auf Quark-Eben, auch bei der Photonenerzeugung denkbar wäre, der dann ja zwangsläufig auch zu einem Faktor<1 für h führen würde, weiß ich nicht. Meines Wissens nach wurde sowas zumindest noch nie beobachtet, wobei ich mir die Beobachtung mit den mir bekannten Methoden dafür (außer bei Licht) nicht auf Anhieb vorstellen kann, weil man bei den hohen Energien die Wellenlänge meines Wissens nach nie direkt, sondern über die gemessene Energie bestimmt. Ob man bei den Röntgenteleskopen, deren ‚optische‘ Elemente mit Totalreflektion bei ziemlich flachen Einfallswinkeln arbeiten, auch eine Spektrale Aufspaltung, wie bei Prisma und Licht erhält, weiß ich nicht. Die Energiebestimmung bei diesen Teleskopen jedenfalls läuft meines Wissens über Sekundärprozesse, die am Ende wieder was mit Anregung zu tun haben. Z.B. Szintilatoren und Sekundärelektronenvervielfacher, oder Ionisation und dadurch veränderte Leitfähigkeit.
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Orbit