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Quantenmechanik, Relativitätstheorie und der ganze Rest. Wenn Sie Themen diskutieren wollen, die mehr als Schulkenntnisse voraussetzen, sind Sie hier richtig. Keine Angst, ein Physikstudium ist nicht Voraussetzung, aber man sollte sich schon eingehender mit Physik beschäftigt haben.

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  #1  
Alt 07.10.17, 14:19
magnetrad magnetrad ist offline
Aufsteiger
 
Registriert seit: 04.03.2017
Beiträge: 51
Standard Frage zur Photonen Verteilung einer Lichtquelle

Es geht um Folgende Frage deren Antwort mich Interessiert:

Eine herkömmliche 2 Watt Glühbirne mit Glühfaden (z.B.Wolfram) leuchtet irgendwo im Weltall in alle Richtungen.

Würde man nun in 500 Meter einen Messensor anbringen mit der Grösse 1 Quadratmillimeter, wieviel Photonen würde dieser Sensor in 1 Sekunde zählen wenn er in der Lage wäre alle ankommenden Leichtteilchen (Photonen) zu zählen?

Ich habe jetzt mal mit der Hilfe eines Admins ein wenig rumgerechnet.
meine Rechnung sieht so aus :

3 120 754 560 000 000 000 Photonen
--------------------------
3 141 592 653 qmm


Als Ergebnis bekam ich 993 367 028


pro Sekunde


1. Frage: Kann das wirklich sein dass in 500 Meter Entfernung in 1 Sekunde ca 1 Billion Photonen vom Sensor erfasst werden ?

2. Frage: Wird jeder Sensor den man an einem beliebigen Punkt in 500 meter Entfernung zur 2 Watt Lichtquelle anbringt 1 Billion Photonen messen ?

Wäre nett wenn hier jemand seine Gedanken beisteuert.
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  #2  
Alt 07.10.17, 19:54
Slash Slash ist offline
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Registriert seit: 30.07.2008
Beiträge: 351
Standard AW: Frage zur Photonen Verteilung einer Lichtquelle

Zur Frage 2: unabhängig ob die Rechnung stimmt, werden vermutlich aufgrund der Geometrie des Leuchtfadens und der Anschlussdrähte gewisse Abschattungseffekte stattfinden, die in der Praxis bewirken, dass die Verteilung nicht perfekt gleichmäßig ist.

Wenn das die Frage war...
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  #3  
Alt 07.10.17, 20:11
Ich Ich ist offline
Moderator
 
Registriert seit: 18.12.2011
Beiträge: 1.354
Standard AW: Frage zur Photonen Verteilung einer Lichtquelle

Zur Frage 1: Das ist eine Milliarde. Und bei richtiger Rechnung wären es 2 Milliarden. In Wirklichkeit weniger, weil Glühlampen einen beschissenen Wirkungsgrad haben.
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  #4  
Alt 08.10.17, 09:09
Slash Slash ist offline
Profi-Benutzer
 
Registriert seit: 30.07.2008
Beiträge: 351
Standard AW: Frage zur Photonen Verteilung einer Lichtquelle

Zitat:
Zitat von Ich Beitrag anzeigen
Zur Frage 1: Das ist eine Milliarde. Und bei richtiger Rechnung wären es 2 Milliarden. In Wirklichkeit weniger, weil Glühlampen einen beschissenen Wirkungsgrad haben.
Zwei Fragen:

Ich vermute, man muss eine Wellenlänge oder Spektrum für die Rechnung annehmen. Hierzu kann die Oberflächentemperatur des Glühfadens herangezogen werden - richtig?

Wohin ginge die Verlust-Energie bei schlechtem Wirkungsgrad?
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  #5  
Alt 08.10.17, 16:03
TheoC TheoC ist offline
Aufsteiger
 
Registriert seit: 03.04.2015
Beiträge: 96
Standard AW: Frage zur Photonen Verteilung einer Lichtquelle

Der Wirkungsgrad ändert doch nur den Anteil der "sichtbaren" Photonen, wenn die Lampe 5% Wirkungsgrad hat, werden eben 5% im Bereich 380-750nm abgestrahlt, der Rest im kürzeren Wellenbereich.

PS: Nachdem ein qm 1.000.000 mm² hat (habs gezählt ) sind es "nur" knapp eine Millionen Photonen im sichtbaren Bereich (die Lampe hat dann eine Wirkungsgrad von ca. 6% bei durchschnittlich 550nm).... die am Detektor ankommen.

Zeigt aber schön, wie klein so ein sichtbares Lichtquant ist, und wie viele davon da sind....

lg
Theo
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  #6  
Alt 08.10.17, 16:14
Ich Ich ist offline
Moderator
 
Registriert seit: 18.12.2011
Beiträge: 1.354
Standard AW: Frage zur Photonen Verteilung einer Lichtquelle

Zitat:
Zitat von TheoC Beitrag anzeigen
Der Wirkungsgrad ändert doch nur den Anteil der "sichtbaren" Photonen, wenn die Lampe 5% Wirkungsgrad hat, werden eben 5% im Bereich 380-750nm abgestrahlt, der Rest im kürzeren Wellenbereich.
Im längeren hauptsächlich.
Zitat:
PS: Nachdem ein qm 1.000.000 mm² hat (habs gezählt ) sind es "nur" knapp eine Millionen Photonen im sichtbaren Bereich (die Lampe hat dann eine Wirkungsgrad von ca. 6% bei durchschnittlich 550nm).... die am Detektor ankommen.
Gut aufgepasst, hab' ich übersehen.
Zitat:
Zeigt aber schön, wie klein so ein sichtbares Lichtquant ist, und wie viele davon da sind....
Eben...
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  #7  
Alt 09.10.17, 09:59
magnetrad magnetrad ist offline
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Registriert seit: 04.03.2017
Beiträge: 51
Standard AW: Frage zur Photonen Verteilung einer Lichtquelle

Ok, Danke für die Antworten bisher.

Einigen wir uns also auf 1 bis 2 Millionen Photonen die in 1 Sekunde in 500 Meter Entfernung auf 1 Quadratmillimeter ankommen.

Mich würde jetzt interessieren ob diese in 500 meter Entfernung ankommenden Photonen identisch sind mit den abgestrahlten Photonen, also mit denen die lediglich 1 cm entfernt sind vom Glühfaden ODER ob die den in 500 Meter Entfernung eintreffenden Photonen irgendwie "verdünnt oder gestreckt wurden ?

Geändert von magnetrad (09.10.17 um 12:56 Uhr)
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  #8  
Alt 09.10.17, 11:02
Bernhard Bernhard ist offline
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Registriert seit: 14.06.2017
Beiträge: 254
Standard AW: Frage zur Photonen Verteilung einer Lichtquelle

Zitat:
Zitat von magnetrad Beitrag anzeigen
Einigen wir uns also auf 1 Milliarde Photonen die in 1 Sekunde in 500 Meter Entfernung auf 1 Quadratmillimeter ankommen.
Es wurde weiter oben erwähnt, dass es eher so um die 1 bis 2 Millionen sind, falls es sich bei der Lichtquelle um eine ideale und monochromatische (z.B. LED oder Laserdiode mit Zerstreuungslinse) Lichtquelle handelt.

Zitat:
Mich würde jetzt interessieren ob diese in 500 meter Entfernung ankommenden Photonen identisch sind mit den abgestrahlten Photonen, also mit denen die lediglich 1 cm entfernt sind vom Glühfaden ODER ob die den in 500 Meter Entfernung eintreffenden Photonen irgendwie "verdünnt oder gestreckt wurden ?
Ja. Es gilt ja auch hier der Energiesatz. Photonen werden vom Vakuum in sehr guter Näherung nicht verändert.
__________________
Freundliche Grüße, B.

Geändert von Bernhard (09.10.17 um 11:05 Uhr)
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  #9  
Alt 09.10.17, 12:49
magnetrad magnetrad ist offline
Aufsteiger
 
Registriert seit: 04.03.2017
Beiträge: 51
Standard AW: Frage zur Photonen Verteilung einer Lichtquelle

Zitat:
Zitat von Slash Beitrag anzeigen
Zur Frage 2: unabhängig ob die Rechnung stimmt, werden vermutlich aufgrund der Geometrie des Leuchtfadens und der Anschlussdrähte gewisse Abschattungseffekte stattfinden, die in der Praxis bewirken, dass die Verteilung nicht perfekt gleichmäßig ist.

Wenn das die Frage war...
Ok, Du behauptest dass aufgrund der Geometrie die Verteilung nicht gleichmässig ist. Wenn das wirklich so ist, dann gibt es also in 500 Meter Entfernung Bereiche in denen MEHR oder WENIGER Photonen pro qmm eintreffen.

Kann es dann auch Bereiche geben in denen in 500 meter Entfernung GAR KEINE Photonen pro qmm eintreffen innerhalb einer Sekunde? Könnte man den Leuchtfaden so geometrisch formen dass er für den Betrachter in 1 Meter Entfernung ununterbrochen leuchtet aber in 500 meter entfernung blinkt? Oder wird jeder qmm in 500 meter Entfernung zwangsläufig immer und jederzeit "angestrahlt", zwar mal mehr mal weniger, (also mal 1 Milliarde Photonen, manchmal nur 0,2 Milliarden Photonen) aber nie NIE ?
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  #10  
Alt 09.10.17, 12:55
magnetrad magnetrad ist offline
Aufsteiger
 
Registriert seit: 04.03.2017
Beiträge: 51
Standard AW: Frage zur Photonen Verteilung einer Lichtquelle

Zitat:
Zitat von Bernhard Beitrag anzeigen
Es wurde weiter oben erwähnt, dass es eher so um die 1 bis 2 Millionen sind, falls es sich bei der Lichtquelle um eine ideale und monochromatische (z.B. LED oder Laserdiode mit Zerstreuungslinse) Lichtquelle handelt.


Ja. Es gilt ja auch hier der Energiesatz. Photonen werden vom Vakuum in sehr guter Näherung nicht verändert.

Da muss ich jetzt erst mal Schlucken. Das bedeutet also dass in 10 cm Entfernung auf der Schale einer imaginären Kugel rund um die Lichtquelle genau so viele Photonen sind wie in 500 Meter Entfernung auf der Schale rund um die Lichtquelle innerhalb einer Sekunde?
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