Astrofotografie :: Glossar - Photonen

Glossar - Photonen

Photonen

Eigentlich ist das Licht ja eine elektromagnetische Welle. Trotzdem zeigt eine elektromagnetische Welle im sichtbaren Wellenlängenbereich zwischen 680 nm und 380 nm bereits einen ausgeprägten Welle-Teilchen-Dualismus, der sich unter anderem dadurch äußert, daß das Licht nicht in beliebig kleinen Portionen ´verabreicht´ werden kann. Vielmehr gibt es eine kleinstmögliche ´Lichtmenge´, die nicht unterschritten werden kann - das Photon. Eine bestimmte Lichtmenge ist also stets ein ganzzahliges Vielfaches davon.

So ein Photon hat die Ruhemasse 0, bewegt sich aber stets mit » Lichtgeschwindigkeit durch das Vakuum und hat daher eine relativistische Masse > 0, wobei diese der Energie - sprich Wellenlänge - des Photons entspricht. Je kleiner diese Wellenlänge ist, desto energiereicher und damit ´schwerer´ ist dieses Photon gemäß Einsteins berühmter Formel e=mc².

Gemessen wird die Energie des Photons in Elektronenvolt (eV).
Typische Werte sind 1 eV (= 1,60219 × 10^-19 Ws bei einer Wellenlänge von 1.240 nm, nahes Infrarot) über 4 eV (310 nm, nahes Ultraviolett) bis hin zu über 100.000.000 eV (harte Gammastrahlung / kosmische Strahlung).

Eine weitere Konsequenz des Welle-Teilchen-Dualismus des Lichts ist die stets statistische Verteilung der Photonen auf einer Projektionsfläche, etwa einem Kamerachip. Mit anderen Worten - es gibt keine völlig gleichmäßig ausgeleuchtete Fläche, sondern nur eine mehr oder weniger ´rauhe´ Lichtverteilung, wobei die absolute ´Rauhigkeit´ zur Wurzel der Helligkeit zunimmt. Dieser ´Photonenrauschen´ genannte Effekt stellt den Astrofotografen vor eins der schwierigsten technischen Probleme bei tiefen DeepSky-Aufnahmen.
 

Photonenrauschen

Derjenige Rauschanteil auf einer Aufnahme, der durch einfallendes Streulicht verursacht wird. Durch den Welle-Teilchen-Dualismus des Lichts ist die Verteilung der » Photonen auf eine Fläche niemals völlig gleichmäßig, sondern vielmehr eine statistische. Dabei steigt die Standardabweichung (» RMS, ´Rauschamplitude´) des Rauschsignals proportional zur Quadratwurzel der mittleren Beleuchtungsstärke.

Bei längeren Belichtungszeiten ist das Photonenrauschen in der Regel der dominierende Anteil am Gesamtrauschen einer Aufnahme.
 

Bei der Suche nach einer Erklärung zu einem bestimmten Stichwort kann im folgenden Eingabefeld auch mit Platzhaltern gearbeitet werden, wobei das ´%´ beliebig viele (auch gar kein) Zeichen ersetzt und das ´_´ genau ein Zeichen. Ein alleinstehendes ´%´ liefert jedoch nicht das komplette Glossar, denn die Ausgabe ist auf maximal 20 Einträge begrenzt.