Wieso lassen sich andere elektromagnetische wellen nicht von Linsen sammeln?
Wenn Licht genauso eine elektromagnetische Welle ist wie Mikrowellen oder Röntgenstrahlung, so stellt sich mir die Frage, wieso sich ersteres von einer Sammellinse Bündeln lässt, jedoch andere elektromagnetische Wellen dies nicht gewährleisten. Gibt es hierfür eine Erklärung?
5 Antworten
Das liegt an der Wechselwirkung der eingestrahlten Welle mit dem Linsenmaterial. Licht wird durch Glas gebrochen (d.h. es verändert seine Ausbreitungsgeschwindigkeit, daraus resultiert die Lichtbrechung sowie die Ablenkung durch Linsen).
Röntgenstrahlen sausen einfach durch das Glas durch, ohne mit dem Material zu wechselwirken, daher kann man Röntgenstrahlen mit Linsen nicht fokussieren.
Das dazwischen liegende UV-Licht wird z.B. durch Quarzglas absorbiert, umso mehr je kurzwelliger es ist. Sehr kurzwellige UV-Strahlung um die 100 nm wird daher mit anderen Gläsern als Quarzglas optisch abgelenkt.
Die Bündelung durch eine Linse geht nur, wenn die Wellenlänge des eingestrahlten Lichtes bzw. die daraus resultierende Frequenz in einem Material eine Resonanz erzeugen kann. In dem Material werden dann sogenannte "Dipolschwingungen" angeregt, die sich dann zu enem gebündelten Strahl überlagern können (Hyuygens-Prinzip der Interferenzen).
Aus diesem Grund lassen sich Mikrowellen sehr einfach durch Antennen fokussieren, wie das z.b. in manchen RADAR-Geräten gemacht wird. Eine variable Matrix aus vielen kleinen Antennen ermöglicht z.B. gezielte Ablenkung und Fokussierung des Radarstrahls.
Beim Licht wirken die Elektronen der Atome als die Dipole, die in Resonanz geraten.
Bei Röntgenstrahlung geht das nicht mehr, da es so gut wie keine Rosonanzen mehr in Materie gibt. Deshalb gehen diese auch geradlinig hindurch. Röntgenstrahlen können nur durch Filter "in Form" gebracht werden, soll heißen es gibt einen gewissen Schatten. Fokussierung (Bündelng)ist nicht möglich.
Ist natürlich denkbar, z.B. spezielle 3D- Punktgitter aus HL und Metall-Multilayern herzustellen, die für eine bestimmte X-Quelle/Material als Linse dienen könnten. Fragt sich nur welches "aspect ratio" dabei herauskommt. Anwendung ist dann aber sicherlich sehr wellenlängenabhängig. Anwendung wäre bevorzugt in der HL-Fertigung um kleinere Strukturen unter 50nm zu fertigen. Hier wird sich aber evtl. "weiche" Synchrotronstahlung durchsetzen, da besser abstimmbar und auch besser zu filtern. Letzlich reichen bei dieser Anwendung einige 10-100eV, es mussen nicht gleich immer KV sein. Das Thema ist natürlich beliebig zu erweitern, wenn man in die Tiefen der Physik einsteigen will. Danke für die Bewertung !
Genau dafür ist es auch gedacht. Wird aber so nicht gemacht, weil zu teuer.
Auch elektromagnetische Wellen lassen sich buendeln.
So senden z. B. fast alle Kurzwellen-Sender mit Antennen, die die Sendeenergie buendeln und ganz gezielt in ein Empfangsgebiet strahlen.
Auch im UKW (FM)- Bereich wird das z. T. gemacht.
RTL von Luxemburg in Richtung Ruhrgebiet. Damals...Radio 24 von Italien in das Zielgebiet Zuerich.
Entscheidend ist immer die Wechselwirkung zwischen dem Medium der Linse (Glas, Schwerkraft, Antenne, Kristallstruktur) und der Wellenlänge. Wellen interagieren nur mit Objekten, die zu ihrer Wellenlänge passen. Eine grosse Ozeanwelle wird nie von einem Paddelboot zurückgeworfen (beeinflusst), wohl aber von einer Steinmauer oder einem Riesenschiff.
Wer sagt denn, dass man Mikrowellen nicht bündeln kann?
Es gibt schon rudimentäre Röntgenlinsen, das sind Multilayer aus diversen Metallen. Das ist aber schon sehr speziell.