Hallo,
kann mir jemand erklären, warum kurzwellige Strahlung besser zur Wärmeeinbringung in ein Metall ist als langwellige Strahlung? Vielleicht hat jemand auch ein paar Informationen zu passender Literatur dazu. Danke im Voraus.
Gruß, Maschi
Hallo,
hast du zu dieser Behauptung:
… warum kurzwellige Strahlung besser zur Wärmeeinbringung in ein Metall sein soll als langwellige Stahlung …
eine Literaturstelle?
Gruß
watergolf
Läßt sich „Wärmeeinbringung“ bißchen genauer schildern! Ansonsten kommen vielleicht auch pragmatische Lösungen in Frage: Topf Wasser usw.
Tach, bin zwar nicht der Fragesteller, aber
hast du zu dieser Behauptung:
… warum kurzwellige Strahlung besser zur Wärmeeinbringung
in ein Metall sein soll als langwellige Stahlung …eine Literaturstelle?
Die Diagramme auf S127 ff in H. Huegel, T. Graf „Laser in der Fertigung“ ISBN 978-3-8351-0005-3 Buch anschauen z.B., hab aber auch schon an anderen Stellen Aehnliches gesehen. Ob das nun allgemeingueltig ist oder nur fuer bestimmte Wellenlaengenbereiche: keine Ahnung.
Gruss
Paul
Hallo
Man findet in Fachbüchern zuweilen den Reflexionsgrad von Metallen bei den verschiedenen Lichtsprektren, oder besser gesagt, in Diagrammen ist der Reflexionsgrad abhängig von der Lichtwellenlänge dargestellt.
UV-Strahlung wird allgemein schlechter reflektiert als Infrarot, ist aber auch abhängig vom Metall.
Vielleicht mal hier schauen:
G.Kortüm, Kolorimetrie, Photometrie und Spektroskopie
Das Buch ist schon etwas älter.
Zum Thema sagen könnte man noch, das UV-Strahlung deutlich schwieriger und teurer herzustellen ist, als z.B. Infrarot.
MfG
Hallo,
leider beschreibt „Maschi“ keinen Fall, wo man in der Technik ein Metallstück, das man erwärmen möchte, lieber mit UV- als mit IR- Strahlung beaufschlagt.
MfG
watergolf
Hallo,
Erst prinzipiell, dann im Detail:
Licht trägt Energie mit E = hf. h ist eine Konstante, das Plancksche Wirkungsquantum und f ist die Frequenz.
Die Frequenz ist ein Maß für die Farbe: he höher die Frequenz, desto kleiner die Wellenlänge:
c = f lambda
lambda ist die Wellenlänge des Lichtes und c ist konstant.
Also muss die Energie linear mit der Frequenz ansteigen und somit mit der Wellenlänge abnehmen:
E = h c / lambda
rotes Licht ist kurzwellig und enthält damit mehr Energie als andere Lichtsorten.
Detail:
Das Licht fällt auf ein Metall. Im Metall sitzen die positiv geladenen Kerne in einer Art Elektronenwolke. Die Elektronen liegen häufig in recht freier Bindung zu den Kernen vor.
Wenn du Bohrs Atombild kennst, kannst du sagen, dass in diesem die Elektronen nun keinen diskreten Zustand im erwarteten Sinne mehr einnehmen.
Die neue Konfiguration erfordert eine neue Anordnung der Elektronen. Diese Anordnung kann in erster Näherung als Freielektronennäherung betrachtet werden.
Dann schießen wir unser Licht also nicht mehr auf Quantenzustände (natürlich tun wir dies noch, aber die Näherung ist ordentlich) erster Art, sondern auf Vielteilchenquantenzustände, die in erster Näherung freie Zustände sind.
Diese freien Elektronen interagieren nun mit dem Licht wie immer. Durch die Kollision eines Protons mit einem Elektron wird Energie übertragen:
E_Proton = E_elektron
h c / lambda = p² / 2m
dieses p ist nun ein Maß für die Geschwindigkeit
h c / lambda ~ v²
welche ein Maß für die Temperatur ist:
T = 0,5 m
Die mittlere Geschwindigkeit berücksichtigt die Häufung von Stoßprozessen über Charakteristika wie freie Weglänge etc.
jedenfalls ist
= F(v²)
Wenn du nun dies einsetzt:
hc / lambda ~ 0,5 m F(v²)
Also
hc / lambda ~ T
für Rückfragen da
Cfrog
Also muss die Energie linear mit der Frequenz ansteigen und
somit mit der Wellenlänge abnehmen:E = h c / lambda
rotes Licht ist kurzwellig und enthält damit mehr Energie als
andere Lichtsorten.
andersrum: Rotes Licht hat die Längste Wellenlänge im sichtbaren Bereich (ca. 800-700nm) Blaues die kürzeste.
Außerdem kann man mit einer höheren Intensität auch mit niedrigeren Wellenlängen mehr Energie übertragen.
Daher glaube ich auch, dass es eher etwas mit der Reflektivität der Stoffe zu tun hat. Aber das ist sicher abhängig vom verwendeten Metall, weil man sonst den Photoeffekt oder ähnliches anregen kann und das passiert bei langwelligeren Wellen nicht so schnell.
Mich würde interessieren, was mit „besser“ gemeint ist. Geht es schneller, billiger, mit höherem Wirkungsgrad…
ja, sollte heißen größte Frequenz.
Hallo Clydefrog,
um Himmels Willen, was reimst du dir denn da
Erst prinzipiell, dann im Detail:
für einen Nonsens zusammen?
E = h c / lambda
Das ist richtig.
Gelten soll nach dir ebenfalls:
hc / lambda ~ T
was falsch ist.
Was soll das Zeichen „~“?
Du setzt mit: „~“ die Energie angenähert oder annähernd gleich der Temperatur.
Entweder ist in deinem physikalischen Weltbild die Energie gleich der Temperatur, oder sie ist es nicht. „Angenähert schwanger“ gilt auch nicht.
‚Mir wird von alledem so dumm, als ging’ mir ein Mühlrad im Kopf herum.’
Für einen Physik Studenten – laut Visitenkarte – sind das ganz neue, unkonventionelle Befunde, einfach toll.
Wie heiß war es denn die letzten Tage in deiner Studierstube? Wieviel Joule angenäherter Temperatur herrschten dort?
Viel Erfolg in Fachkreisen für deinen angestrebten Paradigmenwechsel
watergolf
Hallo,
Was soll das Zeichen „~“?
Du setzt mit: „~“ die Energie angenähert oder annähernd gleich
der Temperatur.
Das wäre die doppelte Schlange. Die einfache bedeutet imho ‚proportional zu‘. Und dann ergibt das ganze auch einen Sinn, wenn Du Dir die Herleitung dazu mal zu Gemüte führst.
Gruß
loderunner
Hallo,
Temperatur und Energie sind weder angenähert, annähernd oder ‚proportional zu‘ einander.
Temperatur und Energie sind ungleich ≠ zueinander.
Da hilft auch keine noch so verquere „Herleitung“. Zu Gemüte führen braucht man sich da auch nichts.
Das Wasser des Walchensees besitzt gegenüber dem Wasser des Kochelsees eine höhere potentielle Energie. Nach deiner Meinung ist dieser Energieunterschied propotional zur Temperatur der beiden Seen.
Gruß
watergolf
Moin,
Temperatur und Energie sind weder angenähert, annähernd oder
‚proportional zu‘ einander.
Temperatur und Energie sind ungleich ≠ zueinander.
In Anbetracht des Themas in diesem Thread kann man davon ausgehen, daß mit „Energie“ Wärmeenergie gemeint ist. Und die kann man durchaus als proportional zur Temperatur ansehen.
Gruß
Kubi
Hallo Kubi,
in diesem Thread geht es um die Frage von Maschi:
„warum kurzwellige Strahlung besser zur Wärmeeinbringung in ein Metall ist als langwellige Strahlung?“
Im Beitrag Clydefrogs zur Lösung des Problems leitet er u.a. ab:
„E = h c / lambda“
Dann bedeutet E die Energie eines Photons (von Clydefrog mehrmals fälschlich als ‚Proton’ bezeichnet) mit der Wellenlänge lambda.
Clydefrog leitet dann weiter ab:
„Also
hc / lambda ~ T“
Anscheinend soll nach Clydefrogs Meinung, die Temperatur T eines Photons umgekehrt proportional zur Wellenlänge lambda sein.
Es ist im Thread aber nicht gefragt, was zur Temperatur eines Photons proportional sein könnte (falls man überhaupt die Temperatur eines Photons angeben kann).
Clydefrogs Ansicht:
„rotes Licht ist kurzwellig und enthält damit mehr Energie als andere Lichtsorten“
ist falsch.
Wie er sich genau den Bezug zur Ausgangsfrage vorstellt, erklärt er leider nicht.
Wenn ich schreibe: „Temperatur und Energie sind ungleich ≠ zueinander“,
so bezieht sich das darauf, daß sich die Energieform Wärme aus dem Produkt eines Intensitätsfaktors, der Temperatur, und einem Kapazitätsfaktor, der Wärmekapazität, zusammensetzt.
Viele Grüße
watergolf
Moin,
Clydefrogs Ansicht:
„rotes Licht ist kurzwellig und enthält damit mehr Energie als
andere Lichtsorten“
ist falsch.
Allem bis hier kann ich problemlos zustimmen.
Wenn ich schreibe: „Temperatur und Energie sind ungleich ≠
zueinander“,
so bezieht sich das darauf, daß sich die Energieform Wärme aus
dem Produkt eines Intensitätsfaktors, der Temperatur, und
einem Kapazitätsfaktor, der Wärmekapazität, zusammensetzt.
Womit du allerdings selber sagst, daß Wärmeenergie und Temperatur proportional sind. 
Gruß
Kubi
Hallo watergolf93,
Freilich passieren auch mir Fehler, also zu deinem Thread:
Du schriebst:
"Hallo Kubi,
in diesem Thread geht es um die Frage von Maschi:
„warum kurzwellige Strahlung besser zur Wärmeeinbringung in
ein Metall ist als langwellige Strahlung?“Im Beitrag Clydefrogs zur Lösung des Problems leitet er u.a.
ab:„E = h c / lambda“
Dann bedeutet E die Energie eines Photons (von Clydefrog
mehrmals fälschlich als ‚Proton’ bezeichnet) mit der
Wellenlänge lambda."
Das ist die Idee,ja.
„Clydefrog leitet dann weiter ab:
„Also
hc / lambda ~ T“
Anscheinend soll nach Clydefrogs Meinung, die Temperatur T
eines Photons umgekehrt proportional zur Wellenlänge lambda
sein.“
Nur anscheinend. Wir befinden uns im Inneren einer Metalloberfläche, also brauchen wir die Gleichung für die Comptonstreuung:
E_e = E_1 - E_2 = E_1 (1 - 1 / [1 + 2E_1/(m_e c²)])
E_1 = h f = hc / lambda
also: E_e = hc / lambda (1 - 1/[1 + 2hc/(lambda m_e c²)])
n E_e = 0,5 m (v_e²) n = f k_B T / 2
Also: hc/lambda ~ E_e ~ T
Wie den genauen Gleichungen zu entnehmen ist ist.
Wenn wir den ganzen Prozess n-mal gedanklich durchführen mit Licht gleicher Wellenlänge erhalten wir durch einfache Schritte die gemittelte Temperatur, indem wir v² mitteln.
„Es ist im Thread aber nicht gefragt, was zur Temperatur eines
Photons proportional sein könnte (falls man überhaupt die
Temperatur eines Photons angeben kann).
Clydefrogs Ansicht:
„rotes Licht ist kurzwellig und enthält damit mehr Energie als
andere Lichtsorten“
ist falsch.
Wie er sich genau den Bezug zur Ausgangsfrage vorstellt,
erklärt er leider nicht.“
das wäre der Gleichung zu entnehmen.
hc/lambda ~ T
bedeutet ja gerade, dass die Temperatur der bestrahlten Fläche mit 1/ lambda wächst. Es ist c = f lambda also 1 / lambda = f/c
Also T ~ hcf/c = hf
Je höher die Frequenz also ist, desto besser sollte das Metall durch das Licht erwärmt werden.
Das bedeutet eine niedrigere Wellenlänge.
„Wenn ich schreibe: „Temperatur und Energie sind ungleich ≠ zueinander“,
so bezieht sich das darauf, daß sich die Energieform Wärme aus dem Produkt eines Intensitätsfaktors, der Temperatur, und einem Kapazitätsfaktor, der Wärmekapazität, zusammensetzt.“
Jo.
CF
Hallo Clydefrog,
Nur anscheinend. Wir befinden uns im Inneren einer
Metalloberfläche, also brauchen wir die Gleichung für die
Comptonstreuung:E_e = E_1 - E_2 = E_1 (1 - 1 / [1 + 2E_1/(m_e c²)])
E_1 = h f = hc / lambda
also: E_e = hc / lambda (1 - 1/[1 + 2hc/(lambda m_e c²)])
n E_e = 0,5 m (v_e²) n = f k_B T / 2
Also: hc/lambda ~ E_e ~ T
Deine Gleichung für die Comptonstreuung – ohne Streuwinkel und das Einführen der Temperatur - ist sehr bemerkenswert.
Sie entspricht nicht der bei
http://de.wikipedia.org/wiki/Compton-Effekt
angegebenen Gleichung für die Comptonstreuung.
Wiki ist sich seiner Sache bezüglich dieser Seite aber nicht sicher, denn Wiki schreibt:
„Herleitung der Compton-Formel [Bearbeiten]“
Könntest du diese Aufgabe der Bearbeitung nicht übernehmen?
Vorher kannst du vielleicht hier bei: www im Archiv unter: „compton effekt sichtbares licht“ nachsehen. Dort findest du einen Artikelbaum vom 29.09.2007 mit ergänzenden Angaben zum Thema.
Viel Erfolg
watergolf