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Die Ausbreitung von Licht in einem homogenen Medium erfolgt geradlinig mit einer charakteristischen Geschwindigkeit, die sowohl vom Medium als auch von der Frequenz (Farbe) des Lichts abhängt.

Die Ausbreitung kann sowohl als Korpuskularmodell, in dem die Teilchen Photonen genannt werden, als Wellenmodell beschrieben werden.

>Modell

ID:(300, 0)

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Licht ist eine elektromagnetische Welle mit einer Wellenlänge $\lambda$, die sich im Bereich von 380 nm bis 750 nm befindet und damit im sichtbaren Spektrum liegt, das unser Auge wahrnehmen kann.

Licht breitet sich geradlinig aus und kann brechend, also abgelenkt, werden, wenn sich die Geschwindigkeit des Lichts aufgrund des durchquerten Mediums ändert.

ID:(408, 0)

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Licht breitet sich geradlinig aus und strahlt kugelförmig um seine Quelle herum.

Aufgrund dieser kugelförmigen Verteilung nimmt seine Intensität mit der Entfernung von der Quelle ab.

ID:(12677, 0)

Gleichung

>Top, >Modell

Wenn das Licht gleichmäßig in alle Richtungen ausstrahlt, verteilt es sich gleichmäßig über die Oberfläche einer imaginären Kugel mit einer Fläche von

$4\pi r^2$

Daher können wir, wenn wir die Intensität in einem Abstand von $r_1$ kennen, die Intensität in einem Abstand von $r_2$ mit Hilfe von

$ I_2 =\displaystyle\frac{ r_1 ^2}{ r_2 ^2} I_1 $

Bedingungen

Variablen

$r_1$

Distancia a la fuente 1

$m$

$r_2$

Distancia a la fuente 2

$m$

$I_1$

Intensidad de la luz 1

$W/m^2$

$I_2$

Intensidad de la luz 2

$W/m^2$

Beziehung

Entwicklung

Da die Menge an Licht erhalten bleibt, muss die Intensität (Energie pro Fläche) multipliziert mit der Fläche eine Konstante sein, was uns zu folgender Beziehung führt:

$4\pi r_1^2I_1=4\pi r_2^2I_2$

Daher können wir die Beziehung zwischen Intensitäten in verschiedenen Entfernungen wie folgt ausdrücken:

$ I_2 =\displaystyle\frac{ r_1 ^2}{ r_2 ^2} I_1 $

ID:(12678, 0)

Gleichung

>Top, >Modell

Der Strahlungsfluss ($\Phi$) wird aus der Intensität (I) und dem betrachteten Raumwinkel ($d\Omega$) berechnet, gemäß der Formel:

$ \Delta\Phi = I \Delta\Omega $

Bedingungen

Variablen

$\Delta\Omega$

Elemento de angulo solido

$-$

$\Delta\Phi$

Elemento de flujo lumínico

$J$

$I$

Lichtintensität

$W/m^2$

Beziehung

und wird in Watt (W) gemessen.

In dem Zusammenhang, in dem der Fluss unter Berücksichtigung der Fähigkeit des menschlichen Auges, die Lichtleistung wahrzunehmen, bewertet wird, wird er in der Einheit Lumen (lm) angegeben.

ID:(464, 0)

Gleichung

>Top, >Modell

Da der Fluss durch ein Element des Winkels $d\Omega$ definiert ist als

wird der Gesamtfluss durch Integration der Intensität über die gesamte Oberfläche erhalten, wie in folgendem Ausdruck dargestellt:

$ \Phi =\displaystyle\int I d \Omega $

Bedingungen

Variablen

$\Omega$

Angulo solido

$-$

$\Phi$

Flujo lumínico total

$J$

$I$

Lichtintensität

$W/m^2$

Beziehung

Entwicklung

Si se quiere conocer el flujo total se debe sumar sobre toda la superficie. Esto es se debe integrar (=sumar) sobre toda la superficie de modo de

$ \Delta\Phi = I \Delta\Omega $

lo que arroja

$ \Phi =\displaystyle\int I d \Omega $

Einige Beispiele für den Gesamtfluss sind:

Quelle | Fluss

Hochdruck-Xenonlampe | 3.0E+6 lm

Bogenlampe | 1.0E+4 lm

65W Leuchtstofflampe | 3.3E+3 lm

60W Glühlampe | 6.2E+2 lm

ID:(138, 0)

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Wenn Licht durch eine Öffnung dringt, breitet es sich nicht gleichmäßig aus, sondern zeigt eine Verteilung, die das erzeugt, was als Halbschatten bekannt ist.

ID:(12679, 0)

Gleichung

>Top, >Modell

Wenn Strahlung mit Intensität I unter einem Winkel \theta zur Einfallrichtung auf eine Oberfläche trifft, wird die Bestrahlungsstärke, dargestellt als

$E=\displaystyle\frac{I\cos\theta}{r^2}$

Bedingungen

Variablen

$\theta$

Angulo respecto a la dirección del haz

$rad$

$r$

Distancia a la fuente

$m$

$E$

Irradiancia

$lx$

$I$

Lichtintensität

$W/m^2$

Beziehung

in Lux (lx) gemessen, was einem Lumen pro Quadratmeter entspricht.

Für natürliches Licht können die folgenden Werte als Referenz verwendet werden:

Szenario Bestrahlungsstärke

Mittags, Sommer, sonnig 1.0E+5 lx

Mittags, Sommer, bewölkt 2.0E+4 lx

Mittags, Winter, sonnig 1.0E+4 lx

Mittags, Winter, bewölkt 2.0E+3 lx

ID:(8601, 0)

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Video

Video: Fortpflanzung