Hét vraag- en antwoordplatform van Nederland

Zit er een grens aan de hoeveelheid lumen als je 1 standaard licht alleen kunt vermenigvuldigen?

De lumen is een maat voor de totale hoeveelheid zichtbaar licht die een lichtbron in alle richtingen uitstraalt.

Dus stel ik neem één kaarsvlam als standaard lichtbron. Ik heb oneindig veel van die kaarsen. Kan ik dan elke hoeveelheid licht produceren of zit er een grens aan?
Zo nee, wat is de grens?

erotisi
8 jaar geleden
1K

Heb je meer informatie nodig om de vraag te beantwoorden? Reageer dan hier.

Antwoorden (1)

Daar zit een grens aan (alhoewel je aan mij niet moet vragen wat die grens is).

Definities uit de wiki>>>>
1 lumen is de lichtstroom van een puntlichtbron waarvan het licht in 1 steradiaal gebundeld is en 1 candela

De candela is de lichtsterkte in een gegeven richting van een bron die monochromatische straling met een frequentie van 540 × 1012 Hz uitzendt en waarvan de stralingssterkte in die richting 1/683 watt per steradiaal is. <<<<<

Cruciaal in deze definities is de sterradiaal. Deze wordt gedefinieerd als een oppervlakte van één vierkante meter op een bol met een straal van één meter (hoewel de formele definitie ander is). Ik kan een constructie maken waarbij ik een halve bol maak met een straal van één meter en waarin ik een oppervlakte van één vierkante meter leeg maak (een soort van venster). Dan zet ik in het centrum een kaars neer en begin achter deze kaars andere kaarsen te zetten om het licht te versterken. Naarmate de kaarsen verder van het venster komen zal hun bijdrage aan de lichtsterkte afnemen. Dit gebeurt recht evenredig met het kwadraat van de afstand (dus de afname van de lichtsterke neemt exponentieel toe).

Ergens komt er dan een kaars in de rij waarbij de gemiddelde afstand tussen de fotonen , op het moment dat ze het venster bereiken, meer dan één meter is. Op dat moment is de bijdrage van die kaars vrijwel nul. Voor kaarsen die verder weg staan wordt de bijdrage dan nog minder totdat er praktisch gezien geen fotonen meer door het venster gaan (alhoewel die kans per kaars natuurlijk nooit nul wordt).

Ik denk dat je voor kaarsen met een rij van een paar duizend kilometer dit effect al wel bereikt. Voor sterkere lichtbronnen wordt het verder en uiteindelijk misschien wel zo ver dat je rekening moet gaan houden met uitdijende heelallen en de tijd die het licht nodig heeft het venster te bereiken.

N.B. Het kaarsen voorbeeld gaat uit van kaarsen die niet uitgaan en niet opbranden, maar dat moge voor zich spreken.
(Lees meer...)
Verwijderde gebruiker
8 jaar geleden
WimNobel
8 jaar geleden
Ik vind het een interessante redenering. De essentie van je redenering lijkt me dat we geen willekeurige hoeveelheid lichtbronnen op één plaats kunnen zetten, en dat we dus gedwongen worden om afstanden te vergroten, waardoor de bijdrage aan de intensiteit per toegevoegde lichtbron afneemt. So far, so good.
Echter van mij de volgende kanttekeningen:
1. Kaarsen zenden hun licht uit in alle richtingen. Daardoor ontvang je van een verder weg gelegen kaars minder licht. Maar geldt dat ook voor lasers? Wat als ik die nauwkeurig achter elkaar plaats?
2. Heb ik eigenlijk wel meerdere lasers nodig? Een laser heeft toch zelf al versterking door gestimuleerde emissie? Zit daar dan een limiet aan?
3. Terug naar de kaarsen. We zetten kaarsen achter elkaar maar als we ook kaarsen ernaast zetten, dan is er meer ruimte. Misschien wel genoeg om het verlies door de grotere afstanden te compenseren.
4. Je schrijft "de afname is recht evenredig met het kwadraat van de afstand. Een betere formulering is "de intensiteit is omgekeerd evenredig met het kwadraat van de afstand". En dat de afname exponentieel toeneemt is niet alleen krom geformuleerd, maar echt fout. Kwadratisch is niet exponentieel en exponentieel is niet kwadratisch.
5. Dat van die meter tussenruimte vergeet ik even. Waar het om gaat is dat hoe verder in de reeks van kaarsen, hoe kleiner de bijdrage wordt. Maar de som van een oneindig afnemende reeks hoeft niet te convergeren. Als de intensiteit omgekeerd evenredig was met de afstand (i.p.v. het kwadraat van de afstand) dan hadden we toch een oneindige som gehad. Hier ontbreekt dus een stukje wiskundige onderbouwing. Overigens is de som in dit geval wel eindig, nl π²/6 maal de eerste kaars, als de tussenruimte steeds een bolstraal is.
6. Interessante link die je legt met het uitdijende heelal. Immers door genoeg kaarsen, of sterren achter en naast elkaar te plaatsen zou de hemel, net als jouw venster in de bol, verblindend licht worden. Dit probleem is bekend als Olbers' paradox (ook al eens behandeld in GV). Dat dit niet zo is komt door de uitdijing en dat het licht een eindige snelheid heeft.
Verwijderde gebruiker
8 jaar geleden
1. Volgens mij divergeren lasers ook, alleen een stuk langzamer dan een kaars. Je krijf dus hetzelfde effect als met een kaars, het duurt alleen langer.
2. Weet ik niet. Je zou dan een hele lange laser moeten bouwen. Punt is dan dat op enig momen zich zoveel materie in de lengte zou kunnen bevinden dat het licht de uitgang niet meer bereikt, en dus geen bijdrage levert. Maar zoals gezegd, ik weet het niet.
3. Kan maar de straal van de bol is een meter, of dat voldoende is...
4. Klopt, in mijn enthousiasme voor de redenering heb ik wat zorgvuldigheid uit het oog verloren:-)
5. Mijn idee was dat Hubble deep space opnamen maak van sterrestelsels door het uren lang tellen van aankomende fotonen. Een quaser is eningszins sterker dan een kaars en toch komen er maar een paar per uur aan.
6. Ik denk dat dat de ultieme limiet definieert Bedankt voor je reactie

Weet jij het beter..?

Het is niet mogelijk om je eigen vraag te beantwoorden Je mag slechts 1 keer antwoord geven op een vraag Je hebt vandaag al antwoorden gegeven. Morgen mag je opnieuw maximaal antwoorden geven.

0 / 2500
Gekozen afbeelding