Hi,
ist es einem schon gelungen, weisses Licht so zu kollimieren, das ein Strahl von 0,5mm Durchmesser entsteht?
Jörg
Moin,
ist es einem schon gelungen, weisses Licht so zu kollimieren,
das ein Strahl von 0,5mm Durchmesser entsteht?
Die Frage ist nicht der Durchmesser sondern der Divergenzwinkel. 0,5mm ist kein Problem, ist nur die Frage, ob das nach einem Meter von der Optik auch noch zutrifft.
Mein Ansatz wären evtl. Lichtleiter, suchen würde ich spontan unter Planetariumstechnik o.ä., da der Sternenhimmel dort im Prinzip auch aus Lichtpunkten besteht, die von der Mitte der Kuppel projeziert werden.
Gruß,
Ingo
Hallo Ingo,
ist es einem schon gelungen, weisses Licht so zu kollimieren,
das ein Strahl von 0,5mm Durchmesser entsteht?Die Frage ist nicht der Durchmesser sondern der
Divergenzwinkel. 0,5mm ist kein Problem, ist nur die Frage, ob
das nach einem Meter von der Optik auch noch zutrifft.
0,5mm auf 1m Länge dürfte auch bei einem Laserstrahl eng werden. Der Strahl divergiert schon aus Prinzip wegen der Beugung. Geringe Divergenz läßt sich nur durch großen Strahldurchmesser (groß gegenüber der Wellenlänge) erreichen. Deshalb werden Laserstrahlen, die eine große Entfernung zurücklegen sollen vorher mit einer Optik aufgeweitet. Die sind dann am Ziel immer noch wesentlich dünner als wenn man den dünnen Strahl direkt auf Reisen schickt.
Mein Ansatz wären evtl. Lichtleiter,
Im Lichtleiter bleibt der Strahl natürlich gefangen. Das Problem ist allerdings, den Strahl erstmal soweit zu fokussieren, dass er dort hereinpasst.
suchen würde ich spontan
unter Planetariumstechnik o.ä., da der Sternenhimmel dort im
Prinzip auch aus Lichtpunkten besteht, die von der Mitte der
Kuppel projeziert werden.
Das funktioniert auch nicht anders als jeder andere Projektor. Die Optik ist das geringste Problem. In jedem besseren Fernglas und jeder besseren Kameraoptik befinden sich sehr hochwertige Linsen, mit denen man das machen könnte. Ganz entscheidend ist die Lichtquelle. Alleine die räumliche Kohärenz des abgestrahlten Lichtes entscheidet darüber, ob und wieweit sich das Licht fokussieren läßt. Licht ist räumlich umso kohärenter, je geringer die räumliche Ausdehnung der Lichtquelle ist. Deshalb werden für Projektionslampen vorwiegend kleine Halogenlampen oder Kurzbogenlampen verwendet. Man kann Licht auch nachträglich kohärent machen, wenn man mit einer sehr kleinen Lochblende einen winzigen Lichtpunkt ausblendet, wie es im Prinzip auch im Planetarium passiert. Dieser Lichtpunkt läßt sich dann mit einem Objektiv fast wieder als Punkt auf die Leinwand projezieren. Ebenso könnte man dieses Licht einer sehr kleinen Lochblende aber auch mit einer einfachen Linse wie einen Laserstrahl kollimieren. Nachteil eine weissen „Lochblendenlasers“ ist allerdings der sehr geringe Wirkungsgrad.
Jörg
Hallo Namensvetter,
ist es einem schon gelungen, weisses Licht so zu kollimieren,
das ein Strahl von 0,5mm Durchmesser entsteht?
Da gibt es prinzipiell keinen Unterschied zu monochromatischem Licht. Du kannst das Licht eines weissen Lasers (alternativ „Lochblendenlaser“) genauso kollimieren wie das eines monochromatischen Lasers. Du brauchst allerdings eine farbkorrigierte Optik, damit Du keine Dispersion bekommst. Entscheidend für die Kollimierbarkeit eines Lichtstrahles ist nicht das Farbspektrum sondern die räumliche Kohärenz der Lichtquelle (siehe mein Posting weiter unten).
Jörg
Hallo Jörg,
ich darf keinen Laser verwenden. Es muss eine normale Lampe sein. Evtl. Lichtbogenlampen wie sie beim Beamer eingesetzt werden.
Jörg
Hallo Namensvetter,
Da gibt es prinzipiell keinen Unterschied zu monochromatischem
Licht. Du kannst das Licht eines weissen Lasers (alternativ
„Lochblendenlaser“) genauso kollimieren wie das eines
monochromatischen Lasers. Du brauchst allerdings eine
farbkorrigierte Optik, damit Du keine Dispersion bekommst.
Entscheidend für die Kollimierbarkeit eines Lichtstrahles ist
nicht das Farbspektrum sondern die räumliche Kohärenz der
Lichtquelle (siehe mein Posting weiter unten).Jörg
Hallo Jörg,
ich darf keinen Laser verwenden. Es muss eine normale Lampe
sein. Evtl. Lichtbogenlampen wie sie beim Beamer eingesetzt
werden.
Dann bleibt Dir eigentlich keine andere Wahl als eine möglichst punktförmige Lichtquelle einzusetzen. Zum Testen geht das z.B. mit einer LED mit Kondensorlinse und Lochblende im Fokus. Wenn Du aber nennenswerte Helligkeitswerte brauchst, mußt Du auf teure Projektionslampen zurückgreifen und möglicherweise trotzdem noch einen erheblichen Anteil des Lichtstromes mit einer Lochblende ausblenden, je nach Anforderungen. Für alle nicht kohärenten Lichtquellen gilt prinzipiell: Die Leistungsdichte kann nirgendwo im Raum größer sein als in der Lichtquelle selbst.
D.H., mit keiner noch so ausgeklügelten Optik kannst Du das nicht kohärente Licht einer flächigen Lichtquelle auf eine kleinere Fläche projezieren und dabei eine höhere Leistungsdichte erzielen. Du muß also die gesamte Lichtmenge Deines 0,5-mm-Strahles einer Lichtquelle entnehmen, deren Durchmesser nicht größer als 0,5 mm sein darf. Ist die Lichtquelle größer, mußt Du die restliche Abstrahlfläche ungenutzt ausblenden
Jörg
Hallo Namensvetter,
Da gibt es prinzipiell keinen Unterschied zu monochromatischem
Licht. Du kannst das Licht eines weissen Lasers (alternativ
„Lochblendenlaser“) genauso kollimieren wie das eines
monochromatischen Lasers. Du brauchst allerdings eine
farbkorrigierte Optik, damit Du keine Dispersion bekommst.
Entscheidend für die Kollimierbarkeit eines Lichtstrahles ist
nicht das Farbspektrum sondern die räumliche Kohärenz der
Lichtquelle (siehe mein Posting weiter unten).Jörg
Wichtig dafür ist auch, wie „weiss“ es genau sein muss.
Gibt’s keine weiteren Beschränkungen als möglichst gute Kollimation
und beam-waist 0.5mm dann mischt man am besten gelbes und blaues Licht.
Vorteil dabei ist, dass kein Rot dabei ist, was sich wg. Beugung
ungünstig auswirkt.
Schlecht dabei ist, dass (wie bei weissen LED) rote Objekte unter Beleuchtung der Quelle ziemlich mausig aussehen.
Bei dem gelb/blau Gemisch ist dann gelb z.B. lambda=580nm vom Beugungslimit kritischer (als blau 420 - 490 nm):
Mit Strahldurchmesser 0.5mm (runder Querschnitt) kommst du da (bestenfalls) auf einen Divergenzhalbwinkel von
1.22*lambda/0.5mm also
1.4 mrad
Damit hat der gelbe Teil des Strahls nach 1m schon einen Durchmesser von mehr als 3mm.
Hallo Holger,
Bei dem gelb/blau Gemisch ist dann gelb z.B. lambda=580nm vom
Beugungslimit kritischer (als blau 420 - 490 nm):
Mit Strahldurchmesser 0.5mm (runder Querschnitt) kommst du da
(bestenfalls) auf einen Divergenzhalbwinkel von
1.22*lambda/0.5mm also
1.4 mrad
Damit hat der gelbe Teil des Strahls nach 1m schon einen
Durchmesser von mehr als 3mm.
Nach dieser Formel erreicht man nach 1m einen minimalen Durchmesser von 2,4mm wenn das Loch der Blende einen Durchmesser von 1,2mm hat. Bzw. allgemein gilt für den optimalen Lochdurchmesser bei der Wellenlänge lamda und Entfernung s
d = (2,44\*lamda\*s)^(1/2)
Gute Nacht,
Pürsti
Ich danke euch für eure Hilfe. Ich denke, das ich jetzt alleine klarkomme
Jörg
Hi,
ist es einem schon gelungen, weisses Licht so zu kollimieren,
das ein Strahl von 0,5mm Durchmesser entsteht?
Jörg