Frage:
Ist das Licht der Sonne dasselbe wie das Licht einer Glühbirne?
Tobi
2017-03-10 04:33:42 UTC
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Ich diskutiere mit einem Freund darüber, ob das von der Sonne emittierte Licht vom gleichen Typ ist wie das einer Glühbirne.Ihre beharrliche Unwissenheit ist lächerlich, es sei denn, ich liege falsch ...

Sie spricht darüber, wie "künstlich" das Licht der Glühbirne ist ...

Ich habe versucht zu erklären, dass dies keinen Sinn ergibt, und der einzige Unterschied zwischen dem Licht besteht in der Art und Weise, wie sie erzeugt werden, und den Intensitäten in ihren Spektren.

Die Glühbirne emittiert winzige Mengen unterschiedlicher Wellenlängen, wobei sich die Intensität jedoch auf sichtbares Licht konzentriert, oder?

Die Sonne erzeugt höhere Intensitäten verschiedener Arten von Wellenlängen, oder?

Ihr Gegenargument ist, dass Glühbirnen keinen Schaden anrichten (durch schädliche Strahlung wie die Sonne).

Bitte beachten Sie, dass die Frage nur dann sinnvoll ist, wenn Sie von Glühlampen sprechen, die heutzutage durch Modelle mit geringem Verbrauch ersetzt werden.Wenn Sie über Leuchtstoffröhre oder LED sprechen, ist die Antwort offensichtlich, dass sich das Licht stark von dem der Sonne unterscheidet. Beachten Sie auch, dass "natürlich" oder "künstlich" wenig Sinn macht, wenn es um Physik geht;)
Alle Antworten unten sprechen darüber, wie sich das Spektrum der Sonne von den Spektren von Glühlampen unterscheidet, die bei unterschiedlichen Temperaturen arbeiten.(Und zu Ihrer Information, das Spektrum einer Leuchtstofflampe oder einer LED-Lampe kann sehr unterschiedlich sein.) Aber ist das Spektrum das, wonach Ihr Freund fragt?oder glaubt dein Freund, dass es eine andere Qualität gibt, die "künstliches" Licht von "natürlichem" Licht unterscheidet?(Hinweis: Wenn Sie ein einzelnes Photon betrachten, können Sie nicht feststellen, ob es von der Sonne oder von einer anderen Quelle stammt.)
Sie glaubt, dass das Sonnenlicht "natürlich" und "schädlich" ist und sich von der Art des von einer Glühbirne abgegebenen Lichts unterscheidet.Ich habe wiederholt, dass dies einfach auf unterschiedliche Intensitäten unterschiedlicher Frequenzen zurückzuführen ist und dass die Art und Weise, wie das Photon erzeugt wird, keinen Einfluss darauf hat, mit Ausnahme seiner Energie ($ \ propto $ Frequenz $ \ propto \ frac1 {Wellenlänge} $).
Fragen Sie sie, ob sie der Meinung ist, dass die "künstlichen" Lichter in einer Bräunungskabine irgendwie nicht "schädlich" sind - und wählen Sie dann einfach die dritte Option, indem Sie einfach weitermachen und wichtigere Dinge tun, als zu versuchen, dieses Argument zu gewinnen oder zu verlieren.
Verwandte Frage zu [electronic.SE]: http://electronics.stackexchange.com/q/149683
Nur weil dein Freund in dieser Angelegenheit nicht besonders gut ausgebildet ist, sollte das keine Rolle spielen.Direkte Beantwortung des Titels Ihrer Frage: Es gibt zahlreiche Unterschiede zwischen dem Licht einer Glühbirne und dem Licht der Sonne.Das Lichtspektrum ist unterschiedlich, die Lampen haben eine Bildwiederholfrequenz und eine PWM (wenn es sich beispielsweise um eine LED-Lampe handelt), die die Sonne nicht hat.Die Wirkung, die sowohl in Ihren Augen als auch in Ihrem neurologischen System auftritt, hängt von der Person ab.
Sechs antworten:
Cort Ammon
2017-03-10 05:44:19 UTC
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Sie hat Recht, dass es einen Unterschied gibt, und Sie haben Recht, dass es nur elektromagnetische Wellen sind!

Der Schlüssel dazu ist, dass es kein "weißes Licht" gibt, wenn man sich wirklich darauf einlässt. Jedes Licht sendet einen Bereich von Wellenlängen des Lichts aus. Wenn sie eine ausreichend gleichmäßige Wellenlängenverteilung haben, neigen wir dazu, dieses Licht "weiß" zu nennen, aber wir können diesen Begriff nur informell verwenden.

Sowohl die Sonne als auch die Glühbirne senden sogenannte "Schwarzkörperstrahlung" aus. Dies ist das spezielle Lichtspektrum, das mit den zufälligen Wärmeabgaben eines heißen Objekts verbunden ist. Kühle Objekte emittieren tendenziell mehr Energie in den längeren Wellenlängen wie Rot und IR, während heißere Objekte in den kürzeren Wellenlängen wie Blau und UV mehr Energie emittieren.

Blackbody graphic

(Beachten Sie, dass es andere mögliche Emissionsspektren gibt, diese jedoch mit unterschiedlichen Materialien verbunden sind, die die Emissionen verursachen, und für die Zwecke dieser Diskussion sind sie nicht allzu wichtig. Wir können nur behaupten, dass die Emissionen alle schwarze Körper sind.)

Wenn Sie bemerken, dass ein heißer Teil der Energie mit zunehmender Hitze im Blau, Violett und Ultraviolett abgegeben wird. So bekommt man einen Sonnenbrand von der Sonne. Es ist schwieriger, einen Sonnenbrand durch künstliches Licht zu bekommen, nicht weil es künstlich ist, sondern weil diese Lichter fast immer kühler sind als die Sonne. Sie haben nicht so viel UV-Gehalt. Stattdessen haben sie mehr Rot und Gelb, weshalb im Innenbereich aufgenommene Bilder übrigens sehr gelb aussehen. Wenn Sie jedoch einen Blitz verwenden, verschwinden alle diese gelben Farbtöne, da ein Blitzlicht sehr warm ist und viel Blau enthält.

Sie können natürlich einen Sonnenbrand durch künstliches Licht bekommen. Solarien sind das offensichtliche Beispiel, aber es gibt auch andere interessante. Wenn Sie beispielsweise ein Juwelier sind, der mit Platin arbeitet, müssen Sie UV-Schutzkleidung (wie Brillen oder sogar Sonnenschutzmittel) tragen. Der Schmelzpunkt von Platin ist so heiß, dass es tatsächlich ziemlich viel UV-Licht abgibt und Ihnen einen Sonnenbrand verursachen kann!

Abgesehen von diesen Spektren gibt es keinen Unterschied zwischen Licht von einer künstlichen Quelle und Licht von der Sonne.Photonen sind Photonen.

Der Begriff "weißes Licht" kann absolut definiert und formal verwendet werden.Und es erfordert keine gleichmäßige Verteilung der Wellenlängen.Z.B.Eine Spektralverteilung mit Null überall außer bei 3 Spitzen bei geeigneten Wellenlängen im roten, grünen und blauen Bereich (mit geeigneten Intensitäten) ist genauso weiß wie eine flache Verteilung.Beachten Sie, dass "Weiß" ein Begriff der * Farbwissenschaft * (der teilweise in Bezug auf die Biologie des menschlichen Auges / Gehirns definiert ist) und kein Begriff der Physik ist.
Eine eindeutige Definition von weißem Licht lautet: [Konvertieren der angegebenen Spektralverteilung in den CIEXYZ-Farbraum] (http://www.brucelindbloom.com/index.html?Eqn_Spect_to_XYZ.html), [Konvertieren des CIEXYZ-Werts in den CIELAB-Farbraum] (http://www.brucelindbloom.com/index.html?Eqn_XYZ_to_Lab.html) und prüfen Sie, ob sowohl die resultierenden Koordinaten "a" als auch "b" Null sind.Sie sind * wenn * das Licht weiß ist.
@StefanMonov Das ist wahr.Ich hätte wahrscheinlich vorsichtiger sein und mehr Wörter verwenden sollen, um diese Details zu erfassen.
Sie sind genau richtig.Ein Vorschlag, um es sogar zu verbessern: Sprechen Sie (kurz) über die physikalischen Mechanismen, die Schwarzkörperstrahlung auf molekularer oder atomarer Ebene erzeugen, und betonen Sie, dass es * genau derselbe Mechanismus * ist, der das Licht der Sonne und des Filaments erzeugt.Obwohl es im Kern der Sonne heftige thermonukleare Prozesse gibt, die alle Arten von Strahlung erzeugen, die Sie in Ihrer Glühbirne nicht wollen, sind sie durch 500.000 km Materie abgeschirmt.Alles, was wir sehen, wenn wir auf die Oberfläche schauen, ist die entstehende Hitze, die sie zum Leuchten bringt, genau wie die Kohle in Ihrem Grill oder das Filament.
Das war eine ziemliche Offenbarung, als ich es als Junge erkannte: Die Sonne scheint nur, weil es heiß ist, wie alles andere bei dieser Temperatur.Keine Magie, keine Fusion, keine Spezialeffekte.Wir kennen sofort die Temperatur der Oberfläche, wenn wir das Licht betrachten, ohne jemals dorthin zu gehen.Und was den allgemeinen Zustand der Sonne betrifft, ist es überraschend cool.
Tomi
2017-03-10 05:06:27 UTC
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Was wir als Licht erleben, sind Photonen, die auf unsere Netzhaut treffen. Zuerst müssen wir die Verteilung der Photonen verstehen und sehen, ob sie gleich sind.

Sie sagen zu Recht, dass sich das Lichtspektrum der Sonne von dem einer Glühbirne unterscheidet. Das Sonnenspektrum im Vergleich zu einer Glühbirne (mit Glühbirne) sieht folgendermaßen aus:

enter image description here

Wir sehen, dass sowohl die Sonne als auch die Glühbirne im gesamten UV / Visible / InfraRed-Spektrum Photonen emittieren. Tun Sie dies jedoch mit unterschiedlicher Intensität. Das bedeutet, dass eine unterschiedliche Anzahl von Photonen unterschiedlicher Farbe in Ihr Auge eindringt. Das Gesamtlicht oder das Spektrum der Photonen ist also nicht dasselbe. Aber was ist mit den Photonen selbst?

Sind diese Photonen also gleich - die kurze Antwort - nein.

Die lange Antwort lautet, dass Photonen andere Merkmale aufweisen, die Sie beispielsweise erfassen können, beispielsweise die Polarisation (die Richtung, in der die elektrischen und magnetischen Felder schwingen). Ferner hat das Photon eine "Länge" des Wellenpakets, dies kann jedoch nicht direkt gemessen werden.

Für das von Ihnen gegebene Beispiel hätten die Photonen von Sonne und Glühbirne einen breiten Bereich von Polarisationen und "Längen".

Aber lassen Sie uns überlegen, ob wir sie alle Photonen gleich machen könnten, d. h. können wir sie ununterscheidbar machen? Da Photonen Bosonen sind, können Sie sie in den gleichen Zustand versetzen. Wenn Sie dies tun, erhalten Sie einen Laser. Die Photonen haben hier die gleiche Wellenlänge und Polarisation, würden aber eine leichte Energieverteilung aufweisen. Wir können diese Idee weiterführen und ein Bose-Einstein-Kondensat von Photonen betrachten, nur dann würden alle Photonen dasselbe tun.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Sie bei vielen Photonen davon ausgehen können, woher das Licht aufgrund des Spektrums kommt. Wenn Sie jedoch ein Photon erhalten würden, das plausibel von der Sonne oder dem Blub erzeugt werden könnte, würde dies der Fall sein Es ist unmöglich zu sagen, ob es von einem Filament oder der Sonne kam.

Bearbeiten: Korrektur für Glühlampe

Eine "Glühbirne" ist normalerweise keine "lange weiße Röhre".Das wären "Leuchtstofflampen / Röhren".
Ich glaube nicht, dass ich Ihren Standpunkt über Photonen verstehe, die verschiedene Modi bevölkern.Nach diesem Argument würden zwei Quellen mit genau denselben Parametern (z. B. zwei Sonnen) nicht dasselbe Licht emittieren.
Sie sind also nicht gleich, aber nicht zu unterscheiden?
Haben Sie eine Quelle für Ihr Bild?Und was ist die graue Box?
Das graue Kästchen ist der ungefähre Wellenlängenbereich, in dem elektromagnetische Strahlung * sichtbares * Licht ist.
pela
2017-03-10 18:16:52 UTC
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Hier sind bereits einige gute Antworten, aber eines wurde nicht angesprochen, worauf sich Ihr Freund möglicherweise bezieht. Die Sonne und eine Glühbirne senden beide (nahe) Planck-Spektren aus (wie in den Antworten von Tomi und Cort Ammon gezeigt). Im Gegensatz dazu emittieren fluoreszierende Lampen oder Röhren Spektren mit mehreren Spektrallinien. Abhängig davon, welches Gas in der Röhre verwendet wird oder mit welchem ​​Material die Röhre beschichtet ist, können verschiedene Spektren erzielt werden

Die vom Menschen wahrgenommene Farbe hängt vom Verhältnis zwischen der Intensität in drei Wellenlängenintervallen im blauen, grünen und roten Bereich ab. Dies liegt daran, dass wir nur drei verschiedene farbempfindliche Photorezeptorzellen haben, die als "Zapfen" bezeichnet werden (im Gegensatz dazu haben Hunde nur zwei Arten von Zapfen und daher keine "Farbdimension", während Schmetterlinge fünf und Mantis-Garnelen haben 16!).

Dies bedeutet, dass verschiedene Spektren vom Menschen als dieselbe Farbe wahrgenommen werden können. Ein Beispiel einer typischen Leuchtstofflampe ist unten gezeigt. Oben im Spektrum habe ich die drei Spektralbereiche gezeichnet, für die Menschen empfindlich sind. Das Lampenspektrum weist einige größere Peaks im blauen, grünen und roten Bereich auf, und der Mensch würde dies grob als "weiß" interpretieren. Aber die gleiche Farbe könnte - "künstlich", wie Ihr Freund es nennen könnte - mit einigen anderen Linien hergestellt werden, z. wobei die Linie mit der Bezeichnung "5" durch zwei kleinere Linien zu beiden Seiten und mit leicht unterschiedlichen Spitzenverhältnissen ersetzt ist. Oder mit einem Planck-Spektrum von ungefähr 6000 K.

specs Spektrum einer typischen Leuchtstofflampe ( schwarz ) und Empfindlichkeitskurven der drei verschiedenen menschlichen Zapfen ( blau , grün und rot ). Quelle: Wikipedia + meine eigene Handzeichnung. Sup>

Ich denke, dass nicht kontinuierliche Spektren in dieser Diskussion sehr wichtig sind (weil alles, was über Glühlichtquellen zu sagen war, bereits in der Frage gesagt wurde).Eine Bemerkung: Da das sichtbare Licht von fluoreszierenden Quellen vom fluoreszierenden Material emittiert wird (das das ursprünglich emittierte UV absorbiert), würde ich annehmen, dass es das fluoreszierende Material ist, das das Spektrum des emittierten sichtbaren Lichts bestimmt, nicht das eigentliche Gas.(Ein bestimmtes fluoreszierendes Licht funktioniert wahrscheinlich überhaupt nicht mit unterschiedlichem Gas. Das Gas ist wichtig für die Farbe nicht fluoreszierender Röhren.)
@PeterA.Schneider: Ich bin mir nicht sicher, ob ich das verstehe: Was ist der Unterschied zwischen "dem fluoreszierenden Material" und "dem eigentlichen Gas"?
Das fluoreszierende Material ist eine dünne Beschichtung auf der Innenseite der Glasröhre;Diese Beschichtung emittiert tatsächlich das sichtbare Licht.Seine Elektronen werden durch das vom Gas kommende UV angeregt.Sie emittieren Photonen im sichtbaren Spektrum, wenn sie in den Grundzustand zurückfallen.Siehe https://en.wikipedia.org/wiki/Fluorescent_lamp#Principles_of_operation.
@PeterA.Schneider: Wow, das wusste ich nicht.Vielen Dank!Ich habe den Text bearbeitet.
WhatRoughBeast
2017-03-10 05:46:23 UTC
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Die Sonne gibt ungefähr 8% ihrer Energie im UV ab (was den Schaden verursacht), ungefähr 44% im sichtbaren Bereich und den Rest im IR. Eine Standardglühlampe löscht effektiv kein UV, 10% sichtbar und den Rest im IR. Halogenlampen können bei höheren Temperaturen mit einer angemessenen Lebensdauer betrieben werden und etwas UV-Strahlung erzeugen, wobei möglicherweise 15% sichtbar sind.

Die Differenz wird als Temperatur der emittierenden Oberfläche ausgedrückt. Die Sonne steht effektiv bei ungefähr 5500 Grad K, während eine normale Glühlampe ungefähr 2700 K und ein Halogen ungefähr 3000 K läuft

Einerseits ist es im Prinzip "einfach", eine Lampe mit Licht herzustellen, das im Wesentlichen dem Sonnenlicht entspricht - lassen Sie es einfach bei 5500 K laufen. Das Problem ist, dass keine bekannte Substanz diese Wärme ohne Schmelzen aufnimmt.

Andererseits gibt es eine große Anzahl von Sternen der M-Klasse mit einer Oberflächentemperatur von etwa 3000 K (natürlich nicht unsere - unsere ist eine G-Klasse). Touristen, die sich auf einem Planeten in einer Umlaufbahn um eine M-Klasse befinden, benötigen keinen Sonnenschutz, aus demselben Grund benötigen Sie keinen Sonnenschutz bei Glühlampen.

Also, nein, Glühlampen sind nicht unnatürlich oder künstlich in dem Sinne, wie Ihr Freund denkt. Das Gleiche gilt nicht für die meisten weißen LED-Lampen, die im blauen Teil des Spektrums eine Spitze aufweisen, und dies tritt in der Natur nicht auf.

Whit3rd
2017-03-10 11:22:43 UTC
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Entweder Licht von einer Glühbirne oder Licht von der Sonne wird meinen Weg beleuchten gut genug, dass ich es vermeiden kann, auf die Katze zu treten.In diesem Sinne, Sie sind die gleichen.

Das Licht der Sonne hat einen Farbfleck, genau dort, wo die frühe Atomphysik dies vorschlug Das Element mit zwei Protonen im Kern würde strahlen.Dieses Element, genannt Helium (von Helios, griechisches Wort für die Sonne) existiert wirklich. Entdeckung von Helium

Es gibt nichts davon (noch Beweise dafür) im Licht einer typischen Glühbirne. In diesem Sinne ist das Licht der Sonne und einer Glühbirne NICHT dasselbe.

BetterBuildings
2017-03-13 03:34:41 UTC
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Ihr Freund klingt wie eine interessante Person, mit der Sie sich streiten können, aber ich vermute, dass die schönen Grafiken aus den anderen Antworten Ihnen nicht wirklich helfen werden.Ein Kommentar betraf UV-Bräunungslampen.Dies ist der Weg, um mit Ihrer Freundin zu gehen und andere Beispiele in die Diskussion einzubeziehen, damit Sie (!) Genau beleuchten können, woher ihre künstlichen / natürlichen Ideen stammen.Ich denke an Licht von einer Kerze, Licht von einem Feuer / einer Flamme, Blitz, elektrische Funken, Mondlicht, Reflexionen von Spiegeln, Sternen am Nachthimmel usw. Sie sollten dann in der Lage sein herauszufinden, wo ihre (unscharfen oder festen) Grenzen liegensind und optimieren Sie die Diskussion entsprechend.



Diese Fragen und Antworten wurden automatisch aus der englischen Sprache übersetzt.Der ursprüngliche Inhalt ist auf stackexchange verfügbar. Wir danken ihm für die cc by-sa 3.0-Lizenz, unter der er vertrieben wird.
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