Ich habe eine Frage, die ein bischen kurios anmutet, aber vielleicht
könnt ihr sie mir beantworten:
Also: ich habe mich schon oft gefragt, warum die Lichtreflexe, die
von einer angestrahlten Diskokugel auf die Wand projiziert werden erstens rund sind und zweitens immer ein Loch in der Mitte haben! Das sie rund sind, kann man sich ja irgendwie noch erklären, aber warum haben sie immer ein Loch in der Mitte ? Schließlich ist die Diskokugel ja flächenartig mit Spiegelstücken besetzt ?
Übrigens ändert sich die Form der Reflexe nicht, ob sich die Kugel nun bewegt oder nicht.
Ich hoffe ihr könnt mir auf meine Frage eine Antwort geben.
Gruß, Lisa
Streulichtabdeckung des Strahlers
Hey lisa,
damit die Lichtreflexe von der Kugel auch nach der zurückgelegten Strecke (Leuchtkörper - Kugel; Kugel - Wand) noch wahrnehmbar sind, muß das auf die Kugel gerichtete Licht fokussiert sein. Andernfalls würde auf der Wand nur so viel Licht auftreffen, wie von der Lampe in entsprechender Entfernung bei Direktbestrahlung zu sehen wäre - bei nicht fokussiertem Strahl ist das halt meist nicht viel.
Fokussieren läßt sich der Lichtstrahl nun entweder mittels Linsensystem (teure Lösung, wird meist in Scannern eingesetzt) oder durch einen Reflektor wie in einem Autoscheinwerfer. Hier sitzt der Leuchtkörper (meist Glühlampe) vereinfacht gesagt im Brennpunkt eines Parabolloids, so daß die reflektierten Lichtstrahlen die Lampe nach vorne parallel verlassen. Das nichtreflektierte Licht, welches vom Leuchtkörper direkt nach vorne entweichen würde wäre aber nichtparallel und streut, was man dadurch vermeidet, indem den Bereich des Glühkörpers abdeckt, der nicht dem Reflektor gegenübersteht (den Bereich auf der offenen Seite des Reflektors, „vorne“). Beim Autoscheinwerfer sieht man sehr deutlich, daß die Glühlampe wegen dieser Abdeckung nicht direkt nach vorne abstrahlen kann.
Diese Abdeckung bleibt bei guter Strahlfokussierung auch nach längeren Strecken sichtbar - als dunkler Fleck.
Byebye
R o b.
Hallo,
Deine Erklärung scheint auf den ersten Blick zwar plausibel, kann aber in mehreren Punkten nicht stimmen.
Diese Abdeckung bleibt bei guter Strahlfokussierung auch nach
längeren Strecken sichtbar - als dunkler Fleck.
- Bei einfachen Scheinwerfern für solche Anwendungen wird man keine Abdeckung verwenden.
- Der Schatten einer Abdeckung würde in einigen Metern Entfernung die Größe der Einzelspiegel um ein mehrfaches übersteigen. Dann hätten man allenfalls hellere und dunklere Lichtpunkte.
- Der Schatten müßte die Einzelspiegel immer genau in der Mitte treffen, damit er auch in die Mitte des Lichtpunktes projeziert würde. Das ist natürlich unmöglich, nicht nur weil sich die Spiegel bewegen sondern auch deshalb, weil er nicht alle Spiegel gleichzeitig in der Mitte treffen könnte.
Des Rätsels Lösung muß also eine ganz andere sein und sie muß in den Einzelspiegeln selbst liegen. Leider habe ich so ein Teil nicht hier, sonst könnte ich einfach mal nachsehen. Eine mögliche Erklärung wäre, dass die rückseitige Spiegelschicht aller Einzelspiegel durch den Kleber in der Mitte etwas angegriffen ist und daher das Licht in der Mitte etwas wegstreut, was in der Projektion als dunkler Fleck erscheint.
Jörg
Des Rätsels Lösung muß also eine ganz andere sein und sie muß
in den Einzelspiegeln selbst liegen.
Nein, das sind ganz normale Spiegelstücke.
Ich nehme an, das ist wie zB ein facettenauge bei Inskten: Dort gibts auch in jedem einzelnen Auge ein vollständiges Bild - nicht nur zB die linke untere Ecke.
Die Lichtpunkte wären dann Spiegelbilder des Strahlers.
LG
Stuffi
Hallo,
Des Rätsels Lösung muß also eine ganz andere sein und sie muß
in den Einzelspiegeln selbst liegen.Nein, das sind ganz normale Spiegelstücke.
…und die müssen irgendwie an der Kugel befestigt werden, z.B. mit Klebstoff. Der kann wiederum die Spiegelschicht angreifen und den Spiegel an der Klebestelle blind machen.
Ich nehme an, das ist wie zB ein facettenauge bei Inskten:
Dort gibts auch in jedem einzelnen Auge ein vollständiges Bild
- nicht nur zB die linke untere Ecke.
Dort kann ja auch das Licht von jedem Punkt eines Gegenstandes jedes einzelne Auge erreichen. Das ist nicht mit einem Lichtkegel vergleichbar. Hier können den einzelnen Spiegel nur die Lichtstrahlen treffen, in deren direkten Strahlengang er sich befindet. Die Information über eine unregelmäßige Intensitätsverteilung im Querschnitt des Lichtkegels kann also garnicht an einen einzelnen Spiegel gelangen.
Die Lichtpunkte wären dann Spiegelbilder des Strahlers.
Nein, ganz sicher nicht. Die Lichtpunkte sind in erster Linie eine Abbildung der Spiegel und nicht der Lichtquelle, sozusagen ein negatives Schattenbild. Versuch doch mal Sonnenlicht mit einem Spiegel auf eine weisse Fläche zu spiegeln. Was siehst Du auf der Fläche ? Ein kreisrundes Abbild der Sonne mit ihren Sonnenflecken oder einen Lichtfleck in der Form des Spiegels ?
Jörg
Hallo auch!
Nein, ganz sicher nicht. Die Lichtpunkte sind in erster Linie
eine Abbildung der Spiegel und nicht der Lichtquelle,
sozusagen ein negatives Schattenbild.
Auf kurze Distanz ja, bei längerer Distanz macht sich das Prinzip der Lochkamera bemerkbar. Das Licht wird durch die kleine Fläche des Spiegels fokussiert.
Versuch doch mal
Sonnenlicht mit einem Spiegel auf eine weisse Fläche zu
spiegeln. Was siehst Du auf der Fläche ? Ein kreisrundes
Abbild der Sonne mit ihren Sonnenflecken oder einen Lichtfleck
in der Form des Spiegels ?
Da kann ich mich noch gut dran erinnern, wie ich als Kind mal mit einem viereckigen Spiegel gespielt habe. Es hatte mich damals sehr verwundert, dass ich mit dem Spiegel direkt vor mir auf den Boden einen kleinen viereckigen Lichtfleck projizieren konnte, dass aber an der weiter entfernt liegenden Hauswand jedes Mal ein größerer _runder_ Fleck zu sehen war. Von den Sonnenflecken und der Camera obscura hatte ich damals natürlich noch keine Ahnung, aber ob die Flecken zu sehen sind könnte ich ja noch mal ausprobieren.
Gruß
Stefan
Hai, Lisa
R.O.B. ist gaaanz dicht dran - mit einem winzigen „Fehler“: die Abdeckung…
Also: der Reflektor richtet das Licht (einigermaßen) parallel aus, theoretisch würde jetzt ein gleichmäßiger Strahl parallelen Lichts aus dem Reflektor kommen - nur daß da eben in der Mitte die Birne sitzt, die diesen gleichmäßigen Strahl abschattet und dafür normal gestreutes Licht abstrahlt. Wir haben also einen Lichtschein, der außenrum aus parallelen Strahlen besteht und in der Mitte aus gestreuten. Je weiter Du von dieser Lichtquelle wegkommst, desto stärker wird der „Mittelteil“ zerstreut (und damit dunkler).
Gruß
Sibylle
Hallo Stefan,
Nein, ganz sicher nicht. Die Lichtpunkte sind in erster Linie
eine Abbildung der Spiegel und nicht der Lichtquelle,
sozusagen ein negatives Schattenbild.Auf kurze Distanz ja, bei längerer Distanz macht sich das
Prinzip der Lochkamera bemerkbar. Das Licht wird durch die
kleine Fläche des Spiegels fokussiert.
focussiert wird es nicht. Wenn der Spiegel sehr klein gegenüber den Entfernungen ist, kann es in der Tat eine unscharfe Abbildung nach dem Prinzip der Lochkamera geben.
Da kann ich mich noch gut dran erinnern, wie ich als Kind mal
mit einem viereckigen Spiegel gespielt habe. Es hatte mich
damals sehr verwundert, dass ich mit dem Spiegel direkt vor
mir auf den Boden einen kleinen viereckigen Lichtfleck
projizieren konnte, dass aber an der weiter entfernt liegenden
Hauswand jedes Mal ein größerer _runder_ Fleck zu sehen war.
Da kommen aber noch andere Effekte zum Tragen:
- Die durch die Strahlengeometrie bedingte Unschärfe der Lochkamera.
- Beugungseffekte, insbesondere bei sehr kleinen Lochblenden oder Spiegeln
- Spiegelverzerrungen, da einfache Spiegel nie ganz plan sind.
Was Du gesehen hast, muß also nicht unbedingt ein Abbild der Sonne gewesen sein.
Mein Beispiel mit dem Sonnenlicht ist insofern etwas unglücklich gewählt, als es einen wesentlichen Unterschied zwischen Sonnenlicht und Scheinwerferlicht gibt:
Sonnenlicht wird nicht als gebündelter Strahl abgestrahlt sondern es kann von jedem Punkt der sichtbaren Sonnenoberfläche jeden Punkt der Lochblende bzw. des Spiegels erreichen. Es ist also in jedem Flächenelement des Strahlausschnittes die Information über das gesamte Objektbild (Sonne) enthalten. Dies ist eine Voraussetzung für eine optische Abbildung mit einer Lochblende.
Beim „idealen“ Scheinwerferlicht ist das grundsätzlich anders. Das Querschnittsprofil der Intensitätverteilung läßt sich nur über den gesamten Strahlkegel ermitteln. Ein Intensitätsloch in der Mitte kann durch einen Spiegel am Rand definitiv nicht erfasst und übermittelt werden.
Dennoch wäre eine Abbildung bei einem nicht idealen Scheinwerfer möglich:
Wenn man das Licht bei Austritt aus dem Scheinwerfer einer leichten homogenen Streuung unterzieht, wäre der Schatten der Abdeckung im Leuchtfleck des Strahlers nach kurzer Entfernung zwar kaum noch sichtbar, Das Licht könnte aber von jedem Punkt der Lichtaustrittsöffnung des Strahlers eine Lochblende im Bereich des Lichtkegels erreichen. Damit wäre dann die Bedingung für eine optische Abbildung des Querschnittprofils des Strahlaustritts gegeben. Möglicherweise reicht dafür schon die unerwünschte Streuung eines minderwertigen Strahlers aus.
Von den Sonnenflecken und der Camera obscura hatte ich damals
natürlich noch keine Ahnung, aber ob die Flecken zu sehen sind
könnte ich ja noch mal ausprobieren.
Bei Tageslicht wird es kaum möglich sein eine ausreichend helle und gleichzeitig scharfe Abbildung zu bekommen. In einer Dunkelkammer sollte es aber gehen. Evtuell muß auch der Blendendurchmesser und damit auch die Abmessung der ganzen Anordung sehr groß gewählt werden, damit die Lichtbeugung nicht zu sehr ins Gewicht fällt.
Jörg
Hallo Sibylle,
R.O.B. ist gaaanz dicht dran - mit einem winzigen „Fehler“:
die Abdeckung…
Das kommt letztlich aufs Gleiche raus und in beiden Fällen erklärt es nicht, wie die Muster der einzelnen kleinen Spiegel zustandekommen. Es würde nur eine unterschiedliche Helligkeit der Lichtpunkte erklären. Da lag Stefan mit der Lochkamera-Erklärung auf jeden Fall besser, wenn nicht sogar richtig.
Jörg
lochkameraerklärung ist richtig
man kann auch manchmal offene Ringe beobachten - in jedem Fall das Abbild der Fläche des Spots, so wie es der Einzelspiegel „sieht“ (und man selbst es aus dessen Perspektive sehen würde).
Es werden ja meist diese PAR Leuchtmittel verwendet, diese haben eine relativ große Abdeckung der Glühlampe - und manchmal etwas unexakte (Pressglas-) Parabol-Spiegel