Spiegellicht-Experiment

Wissenschaft Physik
#1

Hallo,

ich hatte schon mächtige Diskusionen über ein Gedankenexperiment und dennoch konnte man sich nie auf eine sinnvolle Theorie einigen.

Stellen wir uns nun vor. Wir haben einen 5x5m breiten Tunnel. Dieser Tunnel ist 1000KM lang. Dieser Tunnel ist exakt gerade und hat keine Kurven.

Im Tunnelinnenleben ist der Boden/Decke/Wände einfach alles mit Spiegeln bepflastert.

Am Anfang des Tunnels stelle ich einen Großen Baustrahler wie man ihn von großen Baustellen kennt.

Würde ich den kompletten Tunnel mit einen Baustrahler mit Licht austatten können? Es müsste doch theoretisch alles wie verrückt weiter reflektieren und seinen Weg gehen. Die einen meinen, maximal 5 Kilometer weit würde man dieses Licht wahrnehmen. Andere meinen Hunderte Kilometer und wieder andere meinen das Licht würde nicht abgeschwächt werden und die 1000KM komplett mit einem Strahler erleuchten. Das wäre ja ein enormer ECO Tunnel da der Stromverbrauch extrem gering wäre.

Gibt es jemanden da draußen der eine Sinnvolle und hilfreiche Antwort hier zu hat? Dieses Thema muss in meinem Kopf abschließen! Bitte bitte :smile:

LG

Tommy

#2

Man könnte sagen: Alle haben irgendwie recht. (mehr oder weniger) :smile:
Die Sache ist die: Spiegel reflektieren Licht nicht zu 100%, sondern haben eine gewisse Dämpfung. Ein Teil des Lichtes wird im Spiegel geschluckt, und letztlich in Wärme umgewandelt. Wieviel hängt von der Qualität und Art der Spiegel ab. Und genau hier ist der Knackpunkt: Du sagst kein Wort darüber welche Spiegel Du verwendest, und welchen Strahler etc. Daher kann die Frage pauschal keiner Beantworten. Wenn Du einfache Badezimmerspiegel und einen klassischen 500W Halogenstrahler verwendest, kannst Du froh sein, wenn Du mehr als einen Kilometer beleuchten kannst.
Aber um Deine Freude zu dämpfen: Einen Weg Tunnel so sparsam zu beleuchten hast Du nicht gefunden. Ein komplett verspiegelter Tunnel ist zum einen viel zu teuer, zum anderen unbrauchbar, weil sich die Scheinwefer der Fahrzeuge darin überall spiegeln würden, zum durchfahren ist das absolut grausam.
In anderen Anwendungen gibt es sowas übrigens schon. Wenn wir uns den Tunnel extrem im Durchmesser verkleiner vorstellen, und die Spiegelung an der Wand auf das technisch maximal mögliche Maß vergrößern, können wir ein Lichtsignal ca 400km sicher durch diesen Tunnel schicken. Dieses System nennt sich dann übrigens Glasfaserkabel. :smile: Damit funktionieren sogar Kurven.
Falls Du auf Kurven verzichten kannst, kannst Du an ein Tunnelende auch einen Laser stellen. Dann brauchst Du nichtmal die Wände verspiegeln, das Licht geht komplett durch den Tunnel durch - Geradeaus. Nur hell wird es so in dem Tunnel auch nicht…

#3

Hallo Fragewurm,

Die Sache ist die: Spiegel reflektieren Licht nicht zu 100%,
sondern haben eine gewisse Dämpfung. Ein Teil des Lichtes wird
im Spiegel geschluckt, und letztlich in Wärme umgewandelt.

Nicht nur die Spiegel, auch die Luft.
Je nach Wasser und Staubgehalt auch sehr unterschiedlich.

MfG Peter(TOO)

#4

Hallo Tommy.

erstmal möchte ich feststellen, dass solche Diskussionen äußerst uncool sind. Wenn du mal in das Alter kommst, wo sich Jungs nicht mehr für Transformer interessieren und Mädchen weniger für Pferde …

ich hatte schon mächtige Diskusionen über ein
Gedankenexperiment und dennoch konnte man sich nie auf eine
sinnvolle Theorie einigen.

Stellen wir uns nun vor. Wir haben einen 5x5m breiten Tunnel.
Dieser Tunnel ist 1000KM lang. Dieser Tunnel ist exakt gerade
und hat keine Kurven.

Im Tunnelinnenleben ist der Boden/Decke/Wände einfach alles
mit Spiegeln bepflastert.

Die (direkte) Leuchtstärke nimmt mit dem Quadrat der Entfernung ab. Einen Scheinwerfer kann man auf 1 km gut erkennen, bei 1000 km, also 1 Millionenstel denk ich mal wie einen Stern auch. Aber was die „indrekte Beleuchtung“ angeht: lt. Wikipedia reflektiert reines Silber mehr als 99,5% des Lichts - du glaubst es nicht, bis du frisch poliertes Silber live gesehen hast - nach hundertfacher Reflexion leibt trotzdem nicht viel übrig.

Was bleibt, ist also am Ende das direkte Licht plus ein Ring von wenig-fach reflektieren Randlicht.

Ausrechnen kann man das. Meine Schätzung ist:
Sehen kann man’s, aber zu mehr reicht’s nicht.

Gruß, Zoelomat

#5

Hi
Auch wenn Silber eine sehr hohe Reflexionsrate hat, Du vergisst dabei, daß bei normalen Spiegeln, vor dem Silber eine Menge Glas verbaut ist. Und dieses Glas dämpft einiges weg.
Beim Blick in den Badezimmerspiegel fällt das nicht so auf, weil da das Glas nur einmal (bzw bei getrennter Betrachtung von hin und Rückweg zweimal) durchlaufen werden muss. Das ist nicht viel. Bei einer Mehrfachreflexion wie bei der Ursprungsfrage, kommt da einiges an Glas zusammen.
Mach mal den Versuch, stell Dich vor einen Spiegel, und halte hinter Dich einen weiteren Spiegel. Bei geschickter Platzierung erkennst Du eine Art „Tunnel“ der sich durch die Mehrfachspiegelung ergibt. Je tiefer der Tunnel, desto dunkler wird es, und nebenbei merkt man auch, daß sich das Bild immer mehr eintrübt, und meist eine grüne Farbe annimmt. Das kommt durch das Glas vor den Spiegeln.
Bei Spezialspiegeln bei denen die Silberschicht, direkt ohne Glasschicht davor aufgebracht ist, sieht die Sache dann natürlich wieder anders aus.

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#6

Und noch ein weiterer, rein praktischer Effekt:

Mal angenommen, deine Spiegel reflektierten zu 100% und die Luft würde das Licht nicht dämpfen.

Das Licht, dass deine Augen erreicht und den Eindruck von Helligkeit erzeugt, wird nicht reflektiert und geht sozusagen verloren. Will sagen: Jedes nichtreflektierende Objekt in deinem Tunnel schluckt Licht weg.

#7

Hallo,

lt. Wikipedia reflektiert reines Silber mehr als 99,5% des
Lichts - du glaubst es nicht, bis du frisch poliertes Silber
live gesehen hast - nach hundertfacher Reflexion leibt
trotzdem nicht viel übrig.

99,5% Reflektion entspricht 0,0022Extinktion.
http://de.wikipedia.org/wiki/Extinktion_%28Optik%29

Damit läßt sich jetzt sehr schön rechnen.
100 x 0,0022 = ca.0,22Ext.-> kommen noch 60% des Lichte an.
500 x 0,0022 = ca.0,1Ext -> kommen noch 10% des Lichtes an
1000 x 0,0022 = 2,2Ext. -> da kommt weniger als 1% an.
2000 x 0,0022 = 4,4Ext -> da kommt weniger als 0,004% an.

Das Licht sehen könnte man so recht weit (hunderte km).

Wirklich hell beleuchten wird nicht sehr weit gehen.
Da wird es schon nach ca. 5…10km merklich duster.
Gruß Uwi

#8

Das Licht sehen könnte man so recht weit (hunderte km).

Wirklich hell beleuchten wird nicht sehr weit gehen.
Da wird es schon nach ca. 5…10km merklich duster.

Ich denke, duster ist es überall. Am Anfang wird man selbst angestrahlt, aber auch das wird je nach Scheinwerfergröße nach wenigen Metern schon nachlassen und bald, sicher schon nach wenigen 100m wird man gerade noch seine Siluette erkennen können. Man selbst ist quasi noch erkennbar, sein Spiegelbild und der Scheinwerfer, der leuchtet. Die Wände, die man nicht als Wände erkennt, dürften dunkelschwarz sein. Ich denke, es ist dunkel wie im All ohne Sterne - halt nur einer - der Scheinwerfer.

#9

Hallo,

Das Licht sehen könnte man so recht weit (hunderte km).
Wirklich hell beleuchten wird nicht sehr weit gehen.
Da wird es schon nach ca. 5…10km merklich duster.

Ich denke, duster ist es überall. Am Anfang wird man selbst
angestrahlt, aber auch das wird je nach Scheinwerfergröße nach
wenigen Metern schon nachlassen und bald, sicher schon nach
wenigen 100m wird man gerade noch seine Siluette erkennen
können.

Wie kommst du den auf dieses schmale Brett?
Es ging in diesem Fall darum, was passiert, wenn alle
Tunnelwände hoch reflektierend sind (Reflektionsgrad 99,5%)

Man selbst ist quasi noch erkennbar, sein Spiegelbild
und der Scheinwerfer, der leuchtet. Die Wände, die man nicht
als Wände erkennt, dürften dunkelschwarz sein.

???
Die Wände spiegeln das Licht des Scheinwerfers.

Ich denke, es ist dunkel wie im All ohne Sterne - halt nur :einer - der Scheinwerfer.

Nein.
Gruß Uwi

#10

Die Wände spiegeln das Licht des Scheinwerfers.

Hast Recht! Man sieht ja in den Wänden die Spiegelungen der Spiegelungen des Scheinwerfers.

#11

Hallo,

Die (direkte) Leuchtstärke nimmt mit dem Quadrat der
Entfernung ab.

das gilt aber nur bei einer Lichtquelle, die isotrop in alle Raumrichtungen ausstrahlt.
Das ist bei einem Baustrahler schon mal nicht so.
Wenn das gesamte Licht des Strahlers in den Tunnel gehen würde, und die Spiegel 100% reflektieren würden, dann würde auch das gesamte Licht am Ende wieder rauskommen. Wie bei einem Lichtleitkabel.

Gruß
Olaf