Frage von Willwissen100, 90

Hat ein einzelnes Atom einen Schatten?

Ein Mensch wirft einen Schatten. Staub in der Luft wohl auch, aber der Schatten ist nicht lang genug, als dass der Schatten bis an den Boden kommt. Das liegt daran, dass die Lichtquelle breiter scheint als das Objekt ist.

Wenn wir jetzt ein einzelnes Atom betrachten. Ist eine einzelne Lichtwelle breiter oder schmäler als ein Atom?

Hilfreichste Antwort - ausgezeichnet vom Fragesteller
von SlowPhil, Community-Experte für Physik, 19

Ein Mensch wirft einen Schatten.

Ja, aber nicht in Radiowellen, die viel länger sind als ein Mensch groß ist. Schon »vorher« gibt es einen mit der Wellenlänge zunehmenden Beugungseffekt, einschließlich des so genannten Poisson-Flecks genau hinter dem Menschen (von der Lichtquelle aus betrachtet).

Eine sichtbare Lichtwelle ist typischerweise mehrere tausendmal länger als ein Atom Durchmesser hat.

Natürlich kann ein Atom ein Photon aus der Lichtwelle absorbieren, wenn die Wellenlänge zu einer Energiedifferenz zwischen zwei möglichen Zuständen (von denen der mit höherer Energie frei sein muss) eines Elektrons im Atom passt, aber wirklich ernsthaft als Schattenwurf kann man das auch nicht unbedingt bezeichnen.

Wellenlängen, die wesentlich kleiner sind als ein typisches Atom, gehören zu Röntgen- bzw. Gammastrahlung mit Photonenenergien einer Größenordnung von MeV, und die ist ionisierend.

Wenn denn diese Strahlung nicht durch das Atom hindurch gehen sollte (was ja auch sein könnte, ein durchsichtiger Körper wirft ja auch nur bedingt einen Schatten, besonders, wenn er Licht nicht einmal brechen sollte), wird es eher ein Elektron aus dem Atom herausgekickt haben als sich brav reflektieren zu lassen. Es findet also Compton-Streuung und Ionisation statt.

Bei noch kürzeren Wellen führt die Interaktion zwischen Strahlung und den das Atom zusammenhaltenden elektromagnetischen Feldern sogar zu Paarbildungsprozessen.

Fazit: Ein Atom wirft in dem Sinne keinen Schatten, weil es für sichtbares Licht zu klein und Gammastrahlung zu energiereich ist.

Antwort
von SergeantPinpack, 62

Ein Atom ist deutlich kleiner als sichtbare Lichtwellen. Ergo: kein Schatten.

Kommentar von KleinerTimmi ,

Nicht jedes Atom ist gleich zu klein.

Kommentar von SergeantPinpack ,

Die größten Atome sind kleiner als 1 Nanometer. Sichtbares Licht hat eine Wellenlänge von ca. 400-700 Nanometer.

Antwort
von gilgamesch4711, 37

  Ergänzung; ich war Angestellter in der CAD eines Welt-Elektronikkonzerns. Wir hatten einen Mikroplotter, wo Mikrofische entwickelt wurden. Wie du ja weißt, brennt in einem Entwicklerraum Rotlicht, weil nach der Quantenformel E = h v rote Photonen zu wenig Energie haben, um einen Film zu belichten.

   In dem Raum machte ich eine überraschende Beobachtung, die ich nicht erwartet hatte; die tischkante war nicht gerade. Sie wirkte, als sei sie in 1 mm dichten Nebel gehüllt oder von einem Mückenschwarm umgeben. Also bei dieser künstlich vergrößerten Wellenlänge erscheinen bereits alltägliche Gegenstände undeutlich.

Kommentar von Paganini ,

Mikrofische? Du meinst wahrscheinlich Mikrofiche.

Antwort
von lsfarmer, 53

Also wenn das Atom nicht die größe des Photons unterschreitet ja.

Denn es muss ja mindestens ein photon aufgehalten werden.

Stell dir einen Planeten transit vor der Sonne vor. Da "verschwindet" der Planet in der Sonne und es wird kein schatten geworfen. Es wird viel extremer, je kleiner das Teilchen ist.

Antwort
von gilgamesch4711, 26

  Du erwähnst Staub; den siehst du übrigens gar nicht im Sonnenlicht. Die Beugungsbilder der Staubkörner, die du beobachtest, sind um ein Erhebliches größer als das ( an sich unsichtbare ) Korn.

Antwort
von gilgamesch4711, 24

  Denk an das Huygenssche Beugungsprinzip; z.B. die nullte Beugungsordnung direkt hinter dem Hindernis ist immer hell.

   " Einige Photonen müssen von dem Atom elastisch gestreut werden, damit überhaupt eine Welle da ist, die destruktiv interferieren kann. "

   ===> Bornsche Beugungsformel

Antwort
von josef050153, 10

Rutherford konnte durch den Beschuss mit Alpha-Strahlung sogar den 'Schatten' der Atomkerne von Gold feststellen.

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