Quanteneffizienz, Photonenfluss und High-ISO, wo ist das Limit?

[Stempel]

Wenn innerhalb eines gegebenen Zeitraumes nur ein Photon kommt, natürlich nichts.

Sie dachten ja, was neues zu finden - und haben dabei wohl den Unterschied zwischen Gruppen- und Signalgeschwindigkeit übersehen.

Heisenberg hat in der Tat nichts dagegen, wenn nur 1 Photon angesaust kommt. Nur kann man über dessen Energie (Wellenlänge) dann auch nichts sagen.

Der Unterschied zwischen Gruppen- und Signalgeschwindigkeit würde mich noch interessieren.

Gruß, Wolfgang

 

[Gast_338619]

Aber wo ist das diesbezügliche prinzipielle Problem?

Keine Ahnung, was du meinst. Ich habe nur dargelegt, dass der Ansatz "Messung der Wellenlängen einzelner Photonen" nicht klappen kann.

Sorry für die dumme Frage - aber wieso?

Na weil wir sonst nicht eine Wellenlänge messen.

Das habe ich irgendwie anders in Erinnerung, auf der letzten Seite war noch die Rede von "unter einem Millionstel Prozent" Messabweichung wenn man den Zeitpunkt auf 0,1ms genau bestimmen will.

Richtig. Wenn du weißt, dass das einfallende Licht genau 1 einheitliche Wellenlänge hat und du alle Photonen zählst, kannst du im günstigsten Fall mit dieser Genauigkeit die Wellenlänge bestimmen. Das ist nur nicht zielführend und nicht der Vorschlag von Blur, um den es ging.

Das finde ich jetzt übermäßig pessimistisch. Warum nicht ein bissl weiterfahren? Nur weil mal ein Stück nicht asphaltiert ist ?

Ich glaub an meinem Nick siehst du selbst, dass ich nicht auf Straßen festgelegt bin.

 

[Gast_338619]

Heisenberg hat in der Tat nichts dagegen, wenn nur 1 Photon angesaust kommt. Nur kann man über dessen Energie (Wellenlänge) dann auch nichts sagen.

Genau das.

Der Unterschied zwischen Gruppen- und Signalgeschwindigkeit würde mich noch interessieren.

Bei verlustfreier Ausbreitung keiner. Da Signalübertragung aber Energieübertragung bedeutet, bedeutet jeder "Paket"verlust eine effektive Reduzierung der Signalgeschwindigkeit. Weswegen dann auch >c-Rekorde für Gruppengeschwindigkeiten beim Tunneln signaltheoretisch und wohl auch relativistisch keine Relevanz haben.

 

[tabbycat]

Keine Ahnung, was du meinst. Ich habe nur dargelegt, dass der Ansatz "Messung der Wellenlängen einzelner Photonen" nicht klappen kann.

Hmm, ich hab eben leider nicht verstanden wieso das nicht klappen kann.

Na weil wir sonst nicht eine Wellenlänge messen.

Na dann messen wir eben alle die rein kommen und interpolieren dann die resultierende Farbe/Intensität.

Wenn du weißt, dass das einfallende Licht genau 1 einheitliche Wellenlänge hat und du alle Photonen zählst, kannst du im günstigsten Fall mit dieser Genauigkeit die Wellenlänge bestimmen. Das ist nur nicht zielführend und nicht der Vorschlag von Blur, um den es ging.

Nä, darum ging es mir natürlich auch nicht. Davon ab, dass es technologisch wohl auf absehbare Zeit etwas verzwickt sein dürfte die Messung auf so kleinem Raum heutiger und noch mehr künftiger Auflösungsanforderungen überhaupt zu realisieren hab ich irgendwie ein Brett vor dem Kopf was Heisenberg dagegen haben sollte jedes einzelne Photon innerhalb brauchbarer Genauigkeit zu messen. Man muss das wohl studiert haben um es zu verstehen. Als Autodidakt kommt man da nicht weit.

mfg tc

 

[NoComment]

Sehr interessante Diskussion hier .

Wie wäre es denn, wenn man den Sensor bzw. die Elektronik kühlt? Die Astrofotgrafen machen das ja gerne und ich meine es gäbe auch sowas wie eine "Halbwertstemperatur" (mal Google fragen ). Ich bin mir nicht sicher welche Arten von Rauschen dabei reduziert werden, aber es wird sicherlich nicht ohne Grund angewendet

 

[Stempel]

Bei verlustfreier Ausbreitung keiner. Da Signalübertragung aber Energieübertragung bedeutet, bedeutet jeder "Paket"verlust eine effektive Reduzierung der Signalgeschwindigkeit. Weswegen dann auch >c-Rekorde für Gruppengeschwindigkeiten beim Tunneln signaltheoretisch und wohl auch relativistisch keine Relevanz haben.

Was ist ein "Paketverlust" in Anbetracht des fundamentalen Prinzips der Energieerhaltung?

An Tobbycat: 1 Photon hat nicht eine Wellenlänge. Schon aus der endlichen Länge des zum Photon gehörigen Wellenzuges ergibt sich ein Spektrum von Wellenlängen (Frequenzen).

 

[Markus42]

Was ist ein "Paketverlust" in Anbetracht des fundamentalen Prinzips der Energieerhaltung?

Alles was bei einer Übertragung nicht am Ziel ankommt (sondern sonstwo).

 

[Frank Klemm]

Was ist ein "Paketverlust" in Anbetracht des fundamentalen Prinzips der Energieerhaltung?

Paketverluste sind am heutigen Tag unter allen Umständen zu vermeiden.

 

[Gast_338619]

Paketverluste sind am heutigen Tag unter allen Umständen zu vermeiden.

 

[Frank Klemm]

Das Foveon-Grundkonzept - vielleicht mit einem Stack von mehreren Schichten mit unterschiedlichem Bandabstand, also nicht rein in Silizium - wäre schon geeigneter. Aber bis so eine Technologie den selben Reifegrad hätte wie aktuelle Si-Sensoren....

Multischichten: extrem teuer, Probleme mit mechanischen Spannung durch unterschiedliche Kristallstrukturen und Atomabstände.
III/V-Halbleiter: nicht in der Qualität wie klassische Halbleiter herstellbar. Großen Problem: exakte Stöchometrie, Entmischung.

 

[Frank Klemm]

Wie wäre es denn, wenn man den Sensor bzw. die Elektronik kühlt? Die Astrofotgrafen machen das ja gerne

Bei Belichtungszeiten von 30 min und bei Nachweis einzelner Photonen
sind Arbeitstemperaturen von -90°C sinnvoll.

Bei Belichtungszeiten von 1 sec und bei Nachweis einzelner Photonen
sind Arbeitstemperaturen von -25°C sinnvoll.

Bei Belichtungszeiten von 1/15 sec und bei Nachweis einzelner Photonen
sind Arbeitstemperaturen von 0°C sinnvoll.

Und jetzt muß man noch beachten, daß normale Fotografie sich im schlechtesten Fall
immer noch mit 50...100 Photonen/Pixel beschäftigt. Damit landet man bei
30°C und höher als kritischer Temperatur bei 1/15 sec und ISO 12500.

und ich meine es gäbe auch sowas wie eine "Halbwertstemperatur" (mal Google fragen ). Ich bin mir nicht sicher welche Arten von Rauschen dabei reduziert werden, aber es wird sicherlich nicht ohne Grund angewendet

Halbierung des Dunkelstroms pro 5,6...6,8 K Temperaturdifferenz.
Nennt sich Dark Signal Doubling Temperature.

 

[dosmarder]

Sehr interessante Diskussion hier .

Wie wäre es denn, wenn man den Sensor bzw. die Elektronik kühlt? Die Astrofotgrafen machen das ja gerne und ich meine es gäbe auch sowas wie eine "Halbwertstemperatur" (mal Google fragen ). Ich bin mir nicht sicher welche Arten von Rauschen dabei reduziert werden, aber es wird sicherlich nicht ohne Grund angewendet

Kann man machen (machen wir mit unserem CCD Chip). Problem: der Sensor und der gesamte gekühlte Bereich muss Vakuum versiegelt sein. Wenn er das nicht ist kondensiert Wasser auf der Elektronik. Weiteres Problem: enormer Strombedarf d.h. für den mobilen Einsatz nur sehr bedingt möglich.

 

[Frank Klemm]

Heisenberg hat in der Tat nichts dagegen, wenn nur 1 Photon angesaust kommt. Nur kann man über dessen Energie (Wellenlänge) dann auch nichts sagen.

Unsinn.
Man kann von einzelnen Photonen weitgehend problemlos (zum Teil sogar extrem genau) die Wellenlänge messen.

Der Unterschied zwischen Gruppen- und Signalgeschwindigkeit würde mich noch interessieren.

Es gibt keinen. Synonyme.

 

[Frank Klemm]

Das dürfte wohl der Grund für Blurs Frage nach der Messung der Wellenlänge einzelner Photonen sein - und ist gleichzeitig die Ursache für die Nichtrealisierbarkeit: Zeitpunkt und Wellenlänge sind nicht gleichzeitig messbar (allgemeinverständliche Analogie hier).

Problemlos meßbar.
Selbst Femtosekunden-Laserimpulse kann man noch auf 2...5 nm genau messen.
Farblos werden erst Attosekunden-Laserimpulse (Halbwertsspektrum 300 nm...800 nm).

 

[Gast_338619]

Man kann von einzelnen Photonen weitgehend problemlos (zum Teil sogar extrem genau) die Wellenlänge messen.

Aber nur, wenn man sicherstellen kann, dass im Messzeitraum nur genau 1 Photon eintrifft. Oder nicht?

Es gibt keinen. Synonyme.

Naja außer bei Zerstückelung der Nachricht.

 

[Stempel]

Unsinn.
Man kann von einzelnen Photonen weitgehend problemlos (zum Teil sogar extrem genau) die Wellenlänge messen.

Das schon, nur musst Du Dir schon unendlich viel Zeit gönnen.

 

[Frank Klemm]

Aber nur, wenn man sicherstellen kann, dass im Messzeitraum nur 1 Photon eintrifft. Oder nicht?

Naja außer bei Zerstückelung der Nachricht.

Signallaufzeit ist der volkstümliche Begriff für Gruppenlaufzeit.
Gruppenlaufzeit beschreibt die Laufzeit von Signalen, Informationen bzw. Energie.

Der Weg geteilt durch die (Gruppenlauf-)Zeit ist dann die (Gruppen-)Geschwindigkeit.
Diese kann die Lichtgeschwindigkeit nicht überschreiten.

Der andere Begriff ist die Phasenlaufzeit oder Phasengeschwindigkeit. Diese kann beliebige Werte annehmen, mit dieser läßt sich allerdings kein Signal, keine Information und auch keine Energie übertragen.

 

[Gast_338619]

Nein nein, die Phasengeschwindigkeit, die ja schon ohne Tunneln c deutlich überschreiten kann, meinte ich nun beileibe nicht. Ist die Kausalität gestört oder Verlust gegeben, nutzt mir aber die Geschwindigkeit der Einhüllenden - die dann ebenfalls quasi beliebig werden kann - nichts. Nur die Geschwindigkeit aller Abschnitte der Welle (die tatsächlich nicht größer c werden kann weil die Kausalität für sie keine Rolle spielt und sie mit Verlust nicht funktioniert) ist die eigentliche Signalgeschwindigkeit. In verlustfreien Medien ist sie mit der Gruppengeschwindigkeit identisch, ja. Aber nur da.

 

[n.nescio]

Das schon, nur musst Du Dir schon unendlich viel Zeit gönnen.

die 1/8000s, die eine dslr heute kann, ist ja schon fast unendlich lang für ein photon ...

 

[Stempel]

die 1/8000s, die eine dslr heute kann, ist ja schon fast unendlich lang für ein photon ...

Da die anderen Formulierungen von Heisenberg mit der hier diskutierten äquivalent sind, fällt Heisenberg als limitierender Faktor für unsere Anwendung also aus.
Gruß, Wolfgang