impuls van foton meten

[Xilvo]

alufolie zal vrijwel alle warmte reflecteren dus zelf geen energie opnemen. evt vergelijken met alufolie met laagje verf bespuiten en kijken of er verschil is.

Al absorbeert het maar 1%, dat zal het al opwarmen. Bedenk dat je juist een intense lichtbundel wilt gebruiken om het zwakke effect aan te tonen.
Een laagje verf is al snel zwaarder dan het dunne folie zelf.

Je moet niet aannemelijk maken dat je werkelijk stralingsdruk meet en niets anders, je moet het ook hard kunnen maken.

[HansH]

Al absorbeert het maar 1%, dat zal het al opwarmen.

Wat is het effect van opwarmen op de verplaatsing? en hoe groot is de component daarvan in de richting die je wilt meten mbt lichtdruk? Misschien maak je je nu druk om een effect wat geen rol speelt.

[Xilvo]

Misschien maak je je nu druk om een effect wat geen rol speelt.

Dat "misschien" wil je nu juist uitsluiten, als je zeker wilt weten dat je alleen de stralingsdruk meet.

[OOOVincentOOO]

Vergeet de uizetting van materialen door temperatuur niet. Dan krijg een soort bimetaal wat kromt.

Optie is hogere hoger vermogen lasers maar dan spelen termische effecten een nog grotere rol. Dan smelt /kraak je het meettoestel.

Of heel groot denken ruimte zeil, dubbele staart van komeet. Of heel klein denken: optische pincetten.

Wki is heel uivoerig:
https://en.m.wikipedia.org/wiki/Radiation_pressure

[HansH]

Misschien maak je je nu druk om een effect wat geen rol speelt.

Dat "misschien" wil je nu juist uitsluiten, als je zeker wilt weten dat je alleen de stralingsdruk meet.

Dan moet je dus eerst volledig begrijpen wat opwarming doet.Als je alleen maar zegt: ik weet het niet dus ik kan er niets mee dan kom je nooit verder.

[Xilvo]

Je moet uitsluiten dat opwarming invloed heeft op wat je meet.

[Michel Uphoff]

Inderdaad zou het folie krom kunnen trekken omdat de beschenen zijde warmer wordt, en iets meer uitzet. Daardoor bolt het centrum van de folie richting het licht en kan je wellicht een grotere meetfout introduceren dan de te meten waarde. Zekerheid hierover heb je als blijkt dat het folie bij beschijnen naar het licht toe lijkt te komen.

Hoe groot dat effect is, is echter de vraag. Wat zou het temperatuurverschil zijn tussen de beschenen en schaduwzijde van 0,01 mm dik zeer goed warmte geleidend aluminium? Dat is denk ik wel te meten. Ook de mate van bol trekken moet wel vast te stellen zijn met een nauwkeurige meting. Dan zou je er voor kunnen corrigeren indien noodzakelijk.

Ik moet er nog even over nadenken.

[HansH]

Hoe groot dat effect is, is echter de vraag. Wat zou het temperatuurverschil zijn tussen de beschenen en schaduwzijde van 0,01 mm dik zeer goed warmte geleidend aluminium? Dat is denk ik wel te meten.

aanvullend zou je als materiaal bv een reddingsdeken kunnen gebruiken. dat is dun plastic folie met daar aluminium opgedampt. Dan praat je over nog veel dunner laagje.

Maar het belangrijkste verschil tussen opwarmen en impuls is dat opwarmen met als gevolg buiging geen netto impuls kan veroorzaken. Het vel aluminium zal dus gemiddeld op zijn plek blijven en bij kleine uitwijking dan geen effect hebben op de afstand tussen de 2 condensatorplaten. Dat kun je vast bewijzen. Veranderen van de condensatorwaarde kan volgens mij dus alleen het gevolg zijn van de impuls van het licht.

[OOOVincentOOO]

We gebruiken meer woorden dan cijfers. Vandaar hier een poging tot cijfers te komen. Ik ga uit van een laser waar men redelijk veilig mee kan werken in de hobby (let op niet in de ogen schijnen anders oogschade).

Laser: \(1\space[mW]\)
Oppervlakte: \(5\space[mm^2]\)

Stel we gaan uit van een bestraalt oppervlakte wat 100% spiegelt (dus straling wat voorwerp eigenlijk kan opwarmen). Dus dan profiteert de impuls 2 maal (ideale situatie) zie: Wiki Radiation Pressure.

$$I_{f}=\frac{P_{laser}}{A}=\frac{1*10^{-3}}{5*10^{-6}}=0.2*10^{3}\space[W/m^2]$$

$$P\space[N/m^2]=\frac{2I_{f}}{c}=\frac{2*0.2*10^{3}}{3*10^8}=0.13333*10^{-5}\space[N/m^{2}]$$

Stel ik heb 200000 van die lasers en bestraal \(1\space[m^2]\) van super reflecterend aluminium folie. Dan is dat maar een kracht van \(0.13333*10^{-5}\space[N]\). Dit getal is orde grote gelijk aan wat ik vind voor een zonnezeil: Wiki: Solar Sail, enkele Newton voor \(A_{zeil}=1000*1000\space[m]\) afstand zon-aarde.

Rekenfouten kunnen er zijn. Ik heb niet veel routine meer met fysische vraagstukken.

Zoals ik eerder vertelde men moet heel groot denken (zonnewindzeil, komeet start) of heel klein (optisch pincet).

(nb. De Latex opmaak is erg lelijk hoe krijg ik die beter?)

[Xilvo]

De druk door die laser van 1 mW op 5 mm² is inderdaad 1,33E-6 Pa.

De geluidsdruk voor de gehoorgrens (het zachtst nog waarneembare geluid) is ca 20E-6 Pa.

Beschijnen van een membraan van een microfoon met zo'n laser zal daarom vermoedelijk niet tot een waarneembaar signaal leiden.

[OOOVincentOOO]

De druk door die laser van 1 mW op 5 mm² is inderdaad 1,33E-6 Pa.

Weet je dat zeker? Volgens mijn berekening moet dat per vierkante meter zijn.

[OOOVincentOOO]

@Xilvo,

Sorry, ik snap nu hoe je de berekening dient te interpreteren! Zoals ik vertelde mijn fysica is niet wonderbaarlijk.

Back to the future:

Druk is kracht per vierkante meter.
De kracht door de laser van 1 mW is 6,667E-12 N, het oppervlak 5E-6 m².

Dankjewel!!!

[Xilvo]

Druk is kracht per vierkante meter.
De kracht door de laser van 1 mW is 6,667E-12 N, het oppervlak 5E-6 m².

[HansH]

We gebruiken meer woorden dan cijfers. Vandaar hier een poging tot cijfers te komen.

en als je jouw berekening nu eens doet voor een xenon flitsbuis. zo'n buis wordt gevoed uit een elco van bv 400v met een energie van 10 joule. stel even dat de efficiency van de buis 25% is ?? en de duur ca 1ms dan heb je het over een lichtvermogen van 2500 watt gedurende 1 ms. Kun je daarmee verklaren dat je een bodem van een koektrommel kunt laten resononeren op een goed hoorbare manier zoals ik had ervaren? 2500 watt is toch al 2.5 miljoen keer meer dan dat 1mw lasertje.

[Xilvo]

Als werkelijk al die 2500 W aan lichtenergie de bodem raakt en volledig wordt weerkaatst, dan levert dat een kracht van 1,67E-5 N.
Gedurende 1 ms is de impuls dan 1,67E-8 N.s.

Dat komt ongeveer overeen met een haar die met een snelheid van 2 cm/s op die bodem valt.
Dat dat (goed) hoorbaar is lijkt mij uitgesloten.