| Lichtgeschwindigkeit :: Photostrom |
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JanStre
Anmeldedatum: 24.08.2010
Beiträge: 3
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 Verfasst am: Di Aug 24, 2010 5:35 pm Titel: Einfachspalt Beleuchtungsstärke am Schirn |
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Hallo,
ich habe einen Optokoppler bestehend aus Fotodiode (Empfänger) und Diode (Sender, rot, 650nm). Fotodiode und Diode haben die gleiche Fläche in der sie Licht emittieren (Diode) und empfangen können (Fotodiode).
Bevor ich jetzt das Ergebnis aus der Realität präsentiere (welches ich mir noch nicht ganz schlüssig erklären kann), möchte ich eure Denkansätze kennenlernen:
Der Abstand Diode-Empfänger sei gleich d=const.
Die Flächen seien auch konstant A=const.
nun verschiebe ich eine Lochblende mit einem einfachen Spalt zwischen Diode und Empfänger hin und her.
Bei welcher Position (näher an Diode, näher an Fotodiode) ist die Beleuchtungsstärke auf der Fotodiode am stärksten und wieso? |
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Fritz
Anmeldedatum: 12.07.2009
Beiträge: 1406
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| Verfasst am: Di Aug 24, 2010 9:09 pm Titel: |
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Hallo
Ich tippe mal wenn die Blende ganz nahe an der Fotodiode ist ist die Beleuchtungsstärke an ihr am größten.
Wenn der Spalt hinreichend klein ist breitet sich das Licht nach dem Spalt entsprechend der Wellentheorie näherungsweise kreisförmig aus (Huygens'sches Prinzip). Es wird also der nahezu parallele Lichtstrahl aufgeweitet und nur der Teil der weiterhin geradeaus läuft trifft auf den Empfänger. (Das müsste sogar etwa linear mit dem Kehrwert des Abstandes gehen wenn ich nicht irre und der Spalt hinreichend klein ist)
mfg Fritz |
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JanStre
Anmeldedatum: 24.08.2010
Beiträge: 3
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| Verfasst am: Mi Aug 25, 2010 6:58 am Titel: |
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Ich habe etwas wichtiges, vergessen zu erwähnen: Die Fläche des Spalts ist wesentlich kleiner (250 mu) als die des Emitters: gute 2-3m.
Also in der Realität schauts so aus:
Wenn ich die Blende direkt vor den Emitter halte bekomme ich höhere Lichtleiterwerte, als wenn die Blende direkt vor dem Sensor steht.
Ich bin im Grunde genommen, auch mit dem logischen Ansatz von oben rangegangen - weshalb mir die Ergebnisse aus dem Experiment unerklärlich bleiben. |
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Fritz
Anmeldedatum: 12.07.2009
Beiträge: 1406
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| Verfasst am: Mi Aug 25, 2010 11:48 am Titel: |
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| Zitat: |
Die Fläche des Spalts ist wesentlich kleiner (250 mu) als die des Emitters: gute 2-3m |
Jetzt werden wir aber wieder ein bisschen wissenschaftlicher!
Der Spalt besteht doch aus zwei geraden Kanten, oder die Fläche spielt also keine Rolle, sondern nur der Abstand zwischen den Kanten, ich nehme jetzt mal an du meinst der sei 250µm. Was immerhin ein viertel mm wäre, was für sichtbares Licht schon recht viel ist.
Und der Emitter hat jetzt welche Fläche? 2-3m? Da hast du doch mindestens ein 'm' und ein '²' vergessen, 2-3mm² also.
Das Ergebnis kommt mir jetzt auch ein wenig seltsam vor. Es gibt aber eine relativ einfache Erklärung für diese Phaenomen:
So eine LED ist kein besonders präzises optisches Gerät und schielt immer ein wenig, evtl. hast auch du schief aufgebaut. Aber trotzdem haben diese LED's unter Umständen einen relativ kleinen Abstrahlwinkel.
Es wäre deshalb möglich, dass die LED von Haus aus einfach neben den Empfänger leuchtet. Wenn also die Blende ganz nahe am Empfänger ist leuchtet die LED einfach zu 99% auf die Blende.
Ist die Blende aber ganz nahe am Sender so geht doch ein beachtlicher Teil von vielleicht 50% durch die Blende und wird dort etwas aufgeweitet, aber nicht viel, weil die Blende ja doch noch realtiv breit ist, so dass am Empfänger vielleicht noch etwa 10% des ursprünglichen Lichtes ankommen. 10% sind aber mehr als 1%. OK das Ganze ist ein wenig konsturiert, könnte sich aber trotzdem ausgehen.
Wie weit sind den Sender und Empfänger von einander entfernt?
mfg Fritz |
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JanStre
Anmeldedatum: 24.08.2010
Beiträge: 3
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| Verfasst am: Fr Aug 27, 2010 7:44 pm Titel: |
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Mit den Maßzahlen waren natürlich die effektiven Breiten gemeint. Dass ne Fläche immer quadratische Einheiten hat ist klar - aber die Länge sollte hier keine Rolle spielen, da wir uns ja der Ebene bewegen.
Das scheint mir schonmal ein guter Ansatz zu sein, ich werd mal sehen ob ich das nachmessen kann über eine Verlaufslinie ohne Blende (sodass der Abstrahlwinkel der Diode bekannt wird), ansonsten lässt sich die Streuung nach dem Spalt ja berechnen bei bekannter Wellenlänge.
Zuerst waren die Elemte nur etwa 10mm auseinander, jetzt verzehnfache ich den Abstand, da haben sich wesentlich stabilere Werte eingestellt. |
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