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THEMA: Gefilmtes Licht/Photonen ausbremsen?

Gefilmtes Licht/Photonen ausbremsen? 03 Feb 2017 21:23 #11728

Das neue Video ist faszinierend!! Die Photonen werden in verschiedenen Medien abgebremst, ok das kann ich nachvollziehen. Wenn der Wiederstand nachlässt beschleunigen sie wieder. Gut das hat wohl damit zu tun das sie Teilchen und Welle gleichzeitig sind und mit der relativitäts Theorie! Wie ist das jetzt?
Wenn mann das solange machen würde bis die ganze Energie in der wieder und wieder erfolgten Beschleunigung verbrauchen würde? Lösen sie sich dann auf? Geht das? Oder ist der vorrat an Energie für die Lichtgeschwindikeit, wenn ich das mit Einstein richtig verstanden habe, tatsächlich unendlich? Es fliegen ja noch immer 411 Photonen vom "Urknall" in einem definierten Volumen (1m³) rum.
In unserer Sonne werden pro m³ ca 120W an Energie erzeugt wenn ich mich nicht irre. Zum Glück für die Erde sehr gemächlich! Dann braucht auch ein Großteil der Photonen auch sehr, sehr lange bis sie es weg von der Sonne schaffen!! Sie verlieren bei der Odyse auch einen großen Teil ihrer Energie. Nur warum wäre dann die Energie für die Photonen dann unendlich?
Das will mir einfach nicht in den Kopf. :pinch:
Ich ersuche um eine Erklärung falls es denn eine gibt.

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Gefilmtes Licht/Photonen ausbremsen? 03 Feb 2017 21:49 #11730

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Hallo,

Kann man Photonen im Flug filmen?

Hallo, ich habe auch eine Frage zum Effekt, der die Photonen sichtbar macht.

wenn anstatt einer Kamera 1000 Kameras auf ein Ziel gerichtet werden, dann kann die Framerate um das 1000 fache erhöht werden, oder?

So kann jedermann eine solche Kamera bauen.

Gruß 1234

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Gefilmtes Licht/Photonen ausbremsen? 03 Feb 2017 22:36 #11732

@ Jordan : Photonen werden nicht ausgebremmst und beschleunigt sondern ihre ausbreitungsgeschwindigkeit verändert sich . ihre energie , also wellenlänge bleibt gleich .

@ 1234 : leider nein , wen ein kind 1 minute braucht um einen luftballon aufzublasen brauchen 600 kinder dan nur 0,1 sekunde .

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Gefilmtes Licht/Photonen ausbremsen? 03 Feb 2017 23:28 #11734

Hallo,

ich bin mal gespannt, was diese beeindruckende Technologie noch alles mit sich bringt. Eine Supernova beobachten ist bestimmt spektakulär. Ich musste an etwas scheinbar einfacheres denken wie die Interferenzmuster beim Doppelspaltexperiment zu filmen.

Hier ist die Rede von Biomedizinischer Bildgebung. Zu filmen, wie Neuronen "feuern". Auch nicht schlecht...
www.scinexx.de/wissen-aktuell-21070-2017-01-23.html

Wo findet man denn die originale Publikation? Wird dort erklärt, wie die zeitliche Vermessung der Bilder funktioniert?

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Gefilmtes Licht/Photonen ausbremsen? 03 Feb 2017 23:34 #11735

Hallo, ihr Erleuchteten B)

Kann man eigentlich abschätzen, wie viele Photonen einen solchen Lichtimpuls bilden?
Oder bewegt sich gar nur ein Impuls vorwärts, welcher mit seinem Umgebungsfeld reagiert, und von seinem aktuellen Aufenthaltsort erst Photonen emmitiert?

Mit freundlichem Gruß
Jürgen Hönes

Ps. flomme84: Das filmen des Interferenzmuster beim Doppelspaltexperiment klingt wirklich interessant. Hoffentlich bekommen wir das mal zu sehen
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Gefilmtes Licht/Photonen ausbremsen? 04 Feb 2017 00:19 #11736

1234 schrieb: Hallo,
Kann man Photonen im Flug filmen?
Hallo, ich habe auch eine Frage zum Effekt, der die Photonen sichtbar macht.
wenn anstatt einer Kamera 1000 Kameras auf ein Ziel gerichtet werden, dann kann die Framerate um das 1000 fache erhöht werden, oder?
So kann jedermann eine solche Kamera bauen.
Gruß 1234


Ja aber... ;-) Das Problem mit 1000 (normalen) Kameras ist erstens die Verschlusszeit klein genug zu bekommen und zweitens die Synchronisation der Auslöser und drittens die optische Anordnung.
Um einen 1cm kurzen Lichtpuls zu erzeugen darf eine Lichtquelle nur 0,01 m / 300.000.000 m/s = 33,3 ps eingeschaltet sein! (Picosekunde 10^-12 s)
Wenn wir nun mit 1000 Kameras diesen Puls über einen Meter verfolgen wollten haben wir 3,3 ns Zeit. (Nanosekunde 10^-9 s)
Wollten wir 1000 Kameras in 3,3 ns auslösen müssten wir alle 3,3 ns / 1000 = 3,3 ps zur nächsten Kamera weiter schalten. Das entspricht 300 GHz!

Die Kamera der Forscher hat anscheinend mit einer Bildrate von 100 GHz aufgenommen.
Ich bin schon sehr gespannt wie die Forscher diese Aufgabe bewältigt haben. ;-)

PS: Hier ist ein Link zum Artikel: advances.sciencemag.org/content/3/1/e1601814/tab-pdf

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Gefilmtes Licht/Photonen ausbremsen? 04 Feb 2017 00:24 #11737

@Jürgen Hönes

was man auf den Bildern sieht, sind Photonen, die durch Streuung am Medium seitlich, also in Richtung der Kamera emittiert werden. Dadurch verliert der Lichtimpuls in Ausbreitungsrichtung sozusagen Photonen, die durch die Streuung verloren gehen. Durch die hohe zeitliche Auflösung sieht man aber, was der verbleibende Rest der Photonen macht.
Interessant wird es jetzt sein, zu beobachten, was macht Licht, wenn es auf eine Glasscheibe trifft, in Abhängigkeit vom Auftreffwinkel und stimmen dann die Beobachtungen mit der QED überein. Gehen also tatsächlich 96% bei senkrechtem Auftreffen in das Glas hinein und 4% werden an der 1. Grenzfläche reflektiert und an der 2. Grenzfläche ebenso? Sodass am Ende 92% des senkrecht einfallenden Lichts transmittiert und 8% reflektiert werden?
Und was macht das Licht, wenn man jetzt die Glasscheibe dicker macht? Dann ändern sich nämlich die Prozentverhältnisse!
Wenn man das jetzt alles filmisch festhalten kann, dann ist das eine gigantische Möglichkeit, die Theorie mit der Beobachtung zu vergleichen. Das hätte ich vor einigen Jahren nicht für möglich gehalten. Wirklich irre!
Wir kommen auf der Suche, was Licht eigentlich ist, dem gefühlten physikalischen Verständnis scheinbar doch immer näher.
Grüße
Thomas
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Gefilmtes Licht/Photonen ausbremsen? 04 Feb 2017 00:59 #11738

@ Jordan : Photonen werden nicht ausgebremmst und beschleunigt sondern ihre ausbreitungsgeschwindigkeit verändert sich . ihre energie , also wellenlänge bleibt gleich.
Danke für die Antwot Heizendres, jedoch......
Ja das wird schon stimmen, ich verstehe es dann jedoch noch immer nicht ganz.! Wenn sich die Ausbreitungsgeschwindigkeit "ein tolles Wort übrigens" ändert, müssen sie doch langsamer.... ich sag jetzt mal Fliegen.
In einem Medium das weniger wiederstand hat beschleunigen sie dann wieder! Oder meinst Du speziel auf dieses Video bezogen, die sichbaren Auswirkungen verlaufen langsamer und dann wieder schneller und die Photonen rasen völlig unbehelligt durch?!
Die stoßen doch auf die Teilchen in dem jeweiligen Medium bei dichterem natürlich öfter und regen die Elektronen an. Dass soll spurlos an den Photonen vorbei gehen bzw. Ihre Energie und Geschwindigkeit nicht ändern? :(
Toll wäre ein Medium das so Dicht und transparent ist das es die kleinen Leuchten so drastisch verlangsamen würde das man sie noch besser sehen könnte, bzw. wenn man die Photonen zum inne halten zwingen könnte..
Naja, wäre eine tolle Vorstellung :)
Grübel, grübel....

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Gefilmtes Licht/Photonen ausbremsen? 04 Feb 2017 09:54 #11739

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Moin, Haben wir das nicht schon mal gehabt, Femto-photography ist mir da ein etwas ältere begriff aus der Theorie dieser ganzen Unternehmung, das andere was bereits hier für durcheinander sorgt ist wohl das bremsen und beschleunigen, was Licht Niemals macht, ES WIRD NUR VERLAGERT oder verschoben auf ein anderes Transportmedium und darin hat Licht weiter seine konstante Geschwindigkeit, es ist also der BRECHUNGSINDEX was da beachtet werden muss, sonst bekommen ihr große Verständnis Probleme wenn es später darum geht dieses Photon in seine Bestandteile auf zu lösen. Als Beispiel ein Photon hat in euer Umsetzung die "Schrittgeschwindigkeit unterschritten" wenn es sich durch die Sonne nach draußen bewegt???!! Das es nicht sein kann ist hoffe ich jedem klar, betrachtet man dem Standpunkt von draußen dann aber doch, somit ist denke ich da ein Unterschied zu benennen wie bei "Zentripetal und Zentrifugal"-kraft, so etwas brauchen wir wohl auch für Licht, wo es ein klaren unterschied gibt, das Problem ist dem unterschied gibt es in Milliarden Ausführungen, daher ist Brechungsindex vorerst meiner Meinung nach die beste Medizin um dieses Problem der Beschleunigung zu beschreiben...

Ja ich kann alles, sogar definieren was ich nicht kann.

Man muss noch Chaos in sich haben, um einen tanzenden Stern gebären zu können.
**Der Friedrich**

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Gefilmtes Licht/Photonen ausbremsen? 04 Feb 2017 09:55 #11740

Link zur Originalpublikation steht in der Videobeschreibung und unter weiterführende Links.
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Gefilmtes Licht/Photonen ausbremsen? 04 Feb 2017 11:56 #11748

Hallo Herr Gaßner,

vielleicht können Sie die Verlinkung zu der Publikation auch unter das Youtube-Video in der Beschreibung hinterlegen? Ich konnte die Verlinkung erst nach einigem Suchen hier auf der Homepage finden, aber wenn man die Videos normalerweise auf Youtube ansieht, schaut man nicht unbedingt, ob hier unter "Videos" noch weitere Informationen stehen.

Vielen Dank und mit freundlichen Grüßen
Tobias Kolkmann

PS: Ich war ebenfalls zunächst verwundert, dass Photonen beobachtet werden können. Tatsächlich dürfte dies Experiment im Vakuum aber nicht funktionieren, da nur die reflektierten Photonen von der Kamera aufgenommen werden können.

PPS: Wie werden Photonen beim Doppelspalt experiment eigentlich gemessen? Ich habe gelesen/gesehen, dass - sobald man die Photonen genau "abzählt", welche durch den linken Spalt fliegen und welche durch den rechten Spalt fliegen. Sobald "abgezählt" wird, lässt sich aber nicht mehr das Wellenmuster erkennen; wenn hingegen nicht "gezählt" wird, ist wieder das Wellenmuster des Lichts zu erkennen. Bitte korrigiert mich, falls ich hier falsch liege. Ich erinnere mich zwar nur noch vage, aber die Informationen zum Experiment habe ich u.a. aus diesem Video von Urknall, Weltall und das Leben:

Und ich erinnere mich nicht, dass erklärt wurde, wie hier die Photonen "gemessen" wurden.

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Gefilmtes Licht/Photonen ausbremsen? 04 Feb 2017 12:07 #11749

Tobias Kolkmann schrieb: PPS: Wie werden Photonen beim Doppelspalt experiment eigentlich gemessen?

Auf dieser Webseite Quantumlab der Uni Erlangen wird in interaktiven Experimenten gezeigt wie man prinzipiell Einzelphotonen erzeugen und damit experimentieren kann.

Gruß
Merilix

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Gefilmtes Licht/Photonen ausbremsen? 04 Feb 2017 13:04 #11751

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Ich glaube da ist eher der Bezug auf Elektronen bei der Beobachtung der Dekohärenz. Die Optoelektronik ist Mitte der 60ger Jahre erst entstanden, wo man ein abzählen erst ermöglicht bekommen hat, Wie man es nun bei ersten Experimenten dieser Art gemacht hat ist mir auch nicht bekannt, somit eine recht interessante Antwort suche.

Ja ich kann alles, sogar definieren was ich nicht kann.

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Gefilmtes Licht/Photonen ausbremsen? 04 Feb 2017 15:43 #11757

@#11735

Ich weiss es auch nicht. Meiner bisherigen Meinung nach ist! der Lichtimpuls das Photon, also genau 1 Photon, nicht mehr und nicht weniger. Bitte korrigiert mich, wenn ich falsch liege.

Nachvollziehbare Mathematik ist notwendige Grundlage zur Beurteilung von physikalischen Modellen.

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Gefilmtes Licht/Photonen ausbremsen? 04 Feb 2017 15:54 #11759

Faszinierender Film!

Der Lichtimpuls, insbesondere die Reflektion am Spiegel, sieht so aus wie die Lösung der Schrödingergleichung für ein frei fliegendes Photon, sogar die Heisenberg'sche Unschärferelation kann man nochvollziehen. Demnach scheint also die Wellenfunktion real zu sein und keine Wahrscheinlichkeitswelle. Desweiteren lässt sich im Moment der Reflektion eine Art "elastischer Stoß" beobachten, gefolgt von einer "Beschleunigungsphase", sehr interessant. Auf jeden Fall hat dieser Impuls/Photon noch ein deutliches Innenleben. Was meint Ihr?

Nachvollziehbare Mathematik ist notwendige Grundlage zur Beurteilung von physikalischen Modellen.

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Gefilmtes Licht/Photonen ausbremsen? 04 Feb 2017 16:08 #11762

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Hallo Herr Gaßner, vielen Dank für den tollen Beitrag über diese neue Methode "Licht zu filmen".
Da ich selber aus der Medientechnik komme und fachlich auch mit Kameras zu tun habe, würde ich gern 2 Fragen loswerden:
1) Wie erreicht man es, bei der kurzen "Belichtungszeit", den CCD Sensor überhaupt noch ausreichend zu aktivieren?
Die Lichtimpulse werden ja von der Seite betrachtet, soweit ich das verstanden habe, und nicht direkt in die Optik.
2) Was genau bedeuten die Zusätze "lossless" und "compressed" bei der verwendeten Spezialkamera (lossless-encoding compressed ultrafast photography)?
Ich nehme an, dass es hierbei nicht um Zusammenhänge geht, wie z.B. bei digitalen Videodateiformaten (lossless AVI uvm.).

Auf jeden Fall ein hochspannendes Thema
Vielen Dank.

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Gefilmtes Licht/Photonen ausbremsen? 04 Feb 2017 16:50 #11764

Da wird es ganz gut erklärt ist aber von 2014 und die Kamera wurde weiterentwickelt aber das Prinzip ist das selbe .
www.deutschlandfunk.de/die-pikosekundenk...am:article_id=305262

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Gefilmtes Licht/Photonen ausbremsen? 05 Feb 2017 01:13 #11776

@T.Franke Im Original-Paper und in den Ergänzungsmaterialien steht einiges über den Versuchsaufbau und die verwendete Technik.
So wie ich das sehe, wurde diese Kamera verwendet:
https://www.hamamatsu.com/eu/en/product/category/5001/5011/5045/C7700-11/index.html
http://www.hamamatsu.com/eu/en/C10600-10B.html
https://de.wikipedia.org/wiki/Streak-Kamera

Vielleicht hilft dir das weiter.
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Gefilmtes Licht/Photonen ausbremsen? 05 Feb 2017 16:42 #11791

Michael D. schrieb: @#11735

Ich weiss es auch nicht. Meiner bisherigen Meinung nach ist! der Lichtimpuls das Photon, also genau 1 Photon, nicht mehr und nicht weniger. Bitte korrigiert mich, wenn ich falsch liege.


Ich liege natürlich falsch. Habe den Beitrag von Thomas (#11737) zu spät gelesen.

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Gefilmtes Licht/Photonen ausbremsen? 05 Feb 2017 16:44 #11792

Michael D. schrieb: Faszinierender Film!

Der Lichtimpuls, insbesondere die Reflektion am Spiegel, sieht so aus wie die Lösung der Schrödingergleichung für ein frei fliegendes Photon, sogar die Heisenberg'sche Unschärferelation kann man nochvollziehen. Demnach scheint also die Wellenfunktion real zu sein und keine Wahrscheinlichkeitswelle. Desweiteren lässt sich im Moment der Reflektion eine Art "elastischer Stoß" beobachten, gefolgt von einer "Beschleunigungsphase", sehr interessant. Auf jeden Fall hat dieser Impuls/Photon noch ein deutliches Innenleben. Was meint Ihr?


Auch dieser Beitrag hat sich nach der richtigen Erklärung von Thomas (#11737) erledigt.

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Gefilmtes Licht/Photonen ausbremsen? 05 Feb 2017 22:58 #11800

Bei Hamamatsu findet sich noch eine sehr anschauliche Einführung in die Technologie der ultra schnellen Streak Kameras.
PDF-Link: Guide to streak kameras.

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Gefilmtes Licht/Photonen ausbremsen? 06 Feb 2017 10:36 #11805

Ich habe vor ein paar Tagen ein ähnliches Video gesehen, da ging es um einen "Überschallkegel" von Licht


S = k log W

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S = k log W

Gefilmtes Licht/Photonen ausbremsen? 15 Feb 2017 02:16 #11975

Wie erzeugt man eigentlich einen 20 psec Lichtpuls und woher weiss man, dass es 20 psec sind?

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Gefilmtes Licht/Photonen ausbremsen? 15 Feb 2017 16:07 #11985

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