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Kleine Längen ganz groß, die Chips
Milli-, Mikro- und Nanometer, wer blickt da noch durch? Was ein Meter ist, das ist jedem klar, ein Blick auf den sogenannten "Zoll"stock gibt ein anschauliches Beispiel. Millimeter, auch das ist bekannt, ist der
tausendste Teil des Meters. Ein Blick auf das Geodreieck zeigt schnell, dass das schon recht wenig ist, zumindest verglichen mit dem Meter. Mathematisch wird das so ausgedrückt: 1 mm = 10-3 m. Da für den ein oder anderen die Schule schon ein
paar Tage her ist, sei hier folgendes angemerkt: 103 = 1000, 10-3 = 1/1000.
Der AMD Athlon wird in der 0,18 µm-Technologie hergestellt, manche Chipsätze sogar neuerdings in der 0,13 µm Technologie. Das µ steht für Mikro und bedeutet nichts anderes als 10-6, was den 1.000.000sten Teil
eines Meters oder den 1.000sten Teil eines Millimeters entspricht. Die nächst kleinere gebräuchliche Längenbezeichnung ist der Nanometer mit der Abkürzung nm. Hier kommen noch einmal drei Zehnerpotenzen ins Spiel: 1 nm = 10-3 µm = 10-6
mm = 10-9 m. Stellen Sie sich einmal vor, Sie würden einen Millimeter eine Millionen (1.000.000) mal teilen... Also bei 100 Teilungen hört es bei uns allerspätestens auf... In der Tat sind die Nanometer auch schon Größenordnungen von
Atomdurchmessern (inkl. der Elektronenhülle), dieser beträgt etwa 10-10 m. Die Strukturen auf einem Prozessor haben also umgerechnet eine Größe von etwa 130 nm = 130 * 10-9 m. Eine "Struktur" besteht jedoch nicht aus
einer Leitung, vielmehr ist das z.B. die Größe eines Transistors. Bei den verschiedenen Schichten eines Transistors ist es schon fast eine Überlegung wert, besser die Atomlagen zu zählen. In diversen Laborexperimenten wird schon mit Leiterbreiten
gearbeitet, die gerade aus einer handvoll Atomlagen bestehen. Das hat natürlich eine etwas ärgerlichere Folge: Irgendwann ist nun mal Schluss mit Lustig, derzeit können wir eben nur mit Atomen arbeiten. Daher hat uns Mutter Natur eine natürliche Grenze
für diese Art der Verkleinerung gesetzt und diese ist schon recht deutlich in Sicht.
Zum Schluss sei hier noch eine kleine Anmerkung: Die Festlegung einer Länge ist seit einigen Jahren nicht mehr das Urmeter in Paris (das Urkilogramm gilt aber noch), so etwas ist heutzutage viel zu ungenau. Der Meter wird
vielmehr über die nach Einstein konstante Lichtgeschwindigkeit und der Zeit "berechnet". 1 Meter ist der 299.792.458teil, den das Licht im Vakuum in einer Sekunde zurücklegt.
Der Monitor
Der gute alte Röhrentechnologie bildet immer noch die Grundlage für viele der heutigen Monitore. Neben diversen Frequenzen, Lochabständen, Leistungsaufnahmen finden sich in Testberichten auch immer Helligkeitsangaben
wieder. Doch erst einmal der Reihe nach:
Ein herkömmlicher Monitor ist primär eine echt schnelle Elektronenkanone! Der sichtbare Bildschirm ist mit chemischen Substanzen versehen, die beim Auftreffen von Elektronen zu leuchten beginnen. So weit so gut. Der Monitorkauf wäre
auch wunderbar einfach, wenn der Elektronenstrahl jeden einzelnen Punkt gleichzeitig (!) ansteuern könnte. Kann er aber nicht. Daher "wandert" der Elektronenstrahl Zeilenweise über den Bildschirm. Das ganze passiert so schnell, dass das Auge
von alledem gar nichts mitbekommt, das Nachleuchten der Bildpunkte besorgt dabei den Rest. So etwas funktioniert natürlich nur, wenn der Elektronenstrahl hinreichend schnell das Bild aufbauen kann.
Die Zahl der beleuchteten Zeilen pro Sekunde wird Horizontalfrequenz genannt. Typische Werte eines recht ordentlichen Monitors sind 96 kHz = 96.000 Zeilen pro Sekunde. Ob ein Monitorbild als ruhig empfunden wird, hängt von der Bildwiederholfrequenz
ab, das ist nichts anderes als die Zahl der Bilder pro Sekunde. Höhere Auflösungen mit mehr Zeilen verursachen eine niedrigere Bildwiederholrate, immerhin muss der Elektronenstrahl mehr Zeilen für jedes Bild darstellen. Schauen Sie sich doch
mal ein Monitorbild bei 640x480 oder gar im DOS-Modus an, hier erkennen Sie im Monitorbild ganz deutlich die ausgelassenen Zeilen. Wo wir gerade bei den Bildwiederholraten sind: Ab 75 Hz nehmen die meisten Menschen kein Flimmern mehr war, richtig
interessant ist jedoch die Tatsache, dass bei mehr (!) als 85 Hz die Lesbarkeit von Texten wieder abnimmt! Daher ist eine Bildwiederholrate von 85 Hz eine gute Wahl. Die Ursache dürfte in den verwendeten Bauteilen liegen, je höher die Frequenz ist, um so
eher treten Dämpfungseffekte in Kabeln und Verstärkern auf. Diese bewirken natürlich eine Bildverschlechterung.
Neben der geeigneten Bildwiederholrate ist auch die Wahl der Auflösung ein paar Gedanken wert. Die Punkte der Lochmaske eines Monitors haben etwa eine Größe von 0,25mm, plusminus einige 0,01mm, je nach Qualität des Monitors. Ein
17" Monitor hat eine sichtbare Bilddiagonale von etwa 40 cm, horizontal ergibt sich damit bei einem Seitenverhältnis von 4:3 eine sichtbare Länge von gut 30 cm. Diese müssen sich beispielsweise 1280 Punkte bei einer Auflösung von 1280x960 Punkten
teilen. Beträgt die Monitorpixelgröße 0,25mm, so lassen sich pro mm 4 Pixel unterbringen, oder bei 30cm=300mm macht das 1200 Pixel. Daraus folgt: Bei typischen Lochmaskenwerten eines 17" Monitors können bei einer Auflösung von 1280 Punkten gar
nicht alle Pixel einen eigenen Leuchtpunkt bekommen! Ein unscharfes Bild ist damit vorprogrammiert. Es empfiehlt sich eine Auflösung von 1024x768 oder eventuell noch 1152*864. Bei größeren Monitoren ergeben sich ähnliche Rechnungen.
Die Rechnung im einzelnen: 1 Zoll = 2,54 cm, die sichtbare Diagonale ist gerätespezifisch. Die Umrechnung von Bilddiagonale - ab jetzt d genannt - auf die horizontale "Bildschirmbreite" des Monitors - ab jetzt x genannt -
lässt sich mit der Formel x = Wurzel aus (d*d * 16/25) durchführen. Nun folgt nur noch:
Bildschirmbreite in mm / Lochmaskengröße in mm = Obergrenze der theoretisch machbaren Auflösung des Monitors
Ein ganz anderes Thema ist die Leistungsaufnahme eines Monitors im Stand-by betrieb. Irgendwie ist es im Moment modern, bei elektrischen Geräten auf einen anständigen Ausschalter zu verzichten. Als Gegenmaßnahme hat sich eine
Mehrfachsteckdose mit Schalter bewährt, warum soll denn bitteschön ein Monitor im Stand-by stehen? Wenn der Computer aus ist, wird der Monitor wohl auch kaum genutzt werden. Nun ja, Fakt ist, dass ein Monitor und andere Geräte die in der
Bereitschaftsstellung "Strom ziehen". Bei Monitoren liegt dies durchaus bei etwa 10 Watt. Auf ein Jahr bezogen sind das immerhin schon 87600 Wh = 87,6 kWh, bei einem Preis von 25 Pf/kWh macht das knapp 22,- DM an Strom- pardon Energiekosten. Wenn
Sie jetzt noch bedenken, dass nicht nur der Monitor, sondern auch der Rechner selber, Drucker, Aktivboxen etc. immer brav den Strom ziehen, dann summiert sich das schon auf!
Eine ganz selten genutzte Einheit finden Sie in Monitortests bei der maximalen Leuchtdichte. Hierbei handelt es sich um die Lichtstärke, darunter können Sie sich anschaulich die "Helligkeit" vorstellen, bezogen auf eine
Fläche von einem Quadratmeter. Die Lichtstärke wird in Candela (cd) gemessen, früher d.h. bis 1948 wurde in der Tat eine Flamme für die Festlegung "wie hell denn ein Candela" ist genommen. Heute, genauer ab 1979, wird 1 cd über eine
einfarbige Strahlung bei einer genau festgelegten Frequenz (540 THz) die mit einer bestimmten Strahlstärke (1/683 W*sr-1)"scheint" definiert. Strahlstärke mag auf den ersten Blick verwirrend sein, doch schauen Sie sich einmal die
Einheiten an. Da wäre Watt (W) zu nennen, bekannt von jeder Glühlampe ein Maß für die Helligkeit. sr = sterad ist nichts anderes als ein Öffnungswinkel, der auf eine Kugeloberfläche bezogen ist... Zum Vergleich der einzelnen Monitormesswerte wird die
Lichtstärke noch auf ein Quadratmeter bezogen. Ein ordentlicher 17" Monitor sollte so bei einem 100% weißem Bild durchaus 100 cd/m2 schaffen, besser wären 110 cd/m2. Altersschwäche eines Monitors äußert sich oftmals in
einem Helligkeitsverlust, so kann es sein, dass die chemische Beschichtung des Monitorschirms nicht mehr so reaktionsfreudig ist, das Bild wird eben dunkler. Mit ein wenig "Reserve" an Leuchtdichte kann hier der Monitorneukauf auf später
verschoben werden.
 Physikalische Größen Teil
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