impuls van foton meten

[Xilvo]

welk bericht is dat en wat is jouw berekening die je volgt?

viewtopic.php?p=1144480#p1144480

Jouw fouten zijn het gebruik van de afmetingen van de flitser, die doet niet terzake en (zoals Vincent ook al schreef) het idee dat je stralingsdruk zomaar gelijk stelt aan geluidsdruk.

[Xilvo]

Mijn redenatie was:
stralingsdruk levert druk op het voorwerp waar het tegen reflecteert (de koektrommel in mijn voorbeeld) Die druk levert verplaatsing op van het ijzer van de bodem en dat wordt overgrdragen naar de lucht (luidspreker)

Het idee klopt wel, alleen is het effect veel te zwak om waar te nemen.

[HansH]

@Xilvo:
Ik zie wel anteoorden maar geen berekeningen mbt lichtdruk.
deze berekening heb ik gebruikt van de eerder genoemde wikipedia site.

Blijkbaar kom jij veel lager uit en zeg je ook dat de vermogensdichtheid nie van belang is terwijl dat tegenstrijdig is met bovenstaande berekening.
Je zult dus meer toelichting moeten geven waarom die berekening niet klopt en hoe het dan wel moet en waarom.
Jouw grafiek mbt temperatuurverloop in blik komt uit de lucht vallen dus vraagt ook om verdere onderbouwing. Zo komen we helaas niet verder.

[Xilvo]

@Xilvo:
Ik zie wel anteoorden maar geen berekeningen mbt lichtdruk.

Ik gebruik in
viewtopic.php?p=1144480#p1144480
exact de dubbele kracht die jij in een bericht vermeldt, omdat ik niet uitging van absorptie maar van reflectie.

En dat heb ik hier
viewtopic.php?p=1144519#p1144519
ook geschreven. Het is lastig discussiëren als je niet leest wat anderen schrijven.

Ik heb nu voor je uitgezocht wat jij blijkbaar te veel werk vond.
Tevreden zo?

Blijkbaar kom jij veel lager uit en zeg je ook dat de vermogensdichtheid nie van belang is terwijl dat tegenstrijdig is met bovenstaande berekening.

Nee, dat zeg ik nergens.

Jouw grafiek mbt temperatuurverloop in blik komt uit de lucht vallen dus vraagt ook om verdere onderbouwing. Zo komen we helaas niet verder.

Daar heb ik een programmaatje voor gemaakt, dat ga ik niet publiceren of uitleggen. Dat zou een veel te lang verhaal worden dat je waarschijnlijk toch niet zou lezen.

Je kunt zelf uitrekenen hoeveel zo'n blikken plaatje warmer wordt door die instraling, dat is niet moeilijk en dan kun je de grootte orde van de opwarming in ieder geval controleren

[HansH]

@Xilvo:
Je komt op de dubbele kracht, mee eens 16.7uN
Maar die kracht wordt uitgeoefend op het stukje oppervlak waar het licht op instraalt. als je de flitser vlak bij het oppervlak houdt is dat dus veel kleiner dan ver weg, dus de druk (kracht/oppervlak) is dan toch nog behoorlijk zoals ik had uitgerekend. 16.7uN/2X3cm= 16.7uN/6E-4m=2.8E-2 pascal. Die druk zet het blik in beweging en blik geeft dat weer door aan de lucht. dat zal gaan via een transferfunctie als bij een luidspreker, heb ik voor het gemak even op 1 gesteld maar kan misshchien ook wel 10dB dempen bij 1kHz. Maar dan nog zit je op een behoorlijk db nivo van c 50-60dB. In ieder geval kun je het afgestraalde geluid als gevolg daarvan zeker horen.
en die 2.5 joule*10% zal ook wel iets doen, maar ligt geen 5 ordegroottes uit elkaar zoals eerder opgemerkt, dus als je een aluminium vel in vacuum ophangt moet het effect van lichtdruk toch dominant zijn volgens mij.

[Xilvo]

16.7uN/2X3cm= 16.7uN/6E-4m=2.8E-2 pascal.

Jouw blik was 2 bij 3 cm?

Die druk zet het blik in beweging en blik geeft dat weer door aan de lucht. dat zal gaan via een transferfunctie als bij een luidspreker, heb ik voor het gemak even op 1 gesteld maar kan misshchien ook wel 10dB dempen bij 1kHz.

Ik heb je eerder laten zien dat die stralingsdruk niet 1 op 1 aan lucht wordt doorgegeven. Zelfs niet bij benadering.

Bereken eerst eens hoe hard dat blik gaat trillen. Dat gaat even hard trillen als wanneer je er een haar op laat vallen, zoals ik eerder heb voorgerekend.
Als je het daar niet mee eens bent, weerleg die berekening.

dus als je een aluminium vel in vacuum ophangt moet het effect van lichtdruk toch dominant zijn volgens mij.

Dan krijg je zelfs helemaal geen geluid.

[HansH]

mijn blik was een koektrommel van ca 20 cm diameter bodem. De lichtopening van de flitser was ca 2 x 3cm. Daarmee scheen ik op het blik op verschillende afstanden, bv 20 cm of bijna ertegenaan houden. Hoe dichterbij, hoe meer geluid ik hoorde van het blik.

het idee was om een vel in vacuum op te hangen als 1 van 2 condensatorplaten zoals eerder beschreven. en dan de capaciteits verandering te meten.Ik snap ook wel dat je geen geluid krijgt in vacuuum.

De impuls van die haar zal wel kloppen (ik weet niet hoeveel een haar weegt) Wat mij alleen nog niet duidelijk is is waarom druk op een oppervlak met verwaarloosbare massa niet dezelfde geluidsdruk oplevert, immers actie=reactie. dus lichtdruk moet dan toch een tegendruk opleveren die door de lucht geleverd wordt dus geluidsdruk? en die druk geeft de lucht een versnelling en snelheid en geluidsgolven zijn druk en snelheid als golf.

[Xilvo]

mijn blik was een koektrommel van ca 20 cm diameter bodem. De lichtopening van de flitser was ca 2 x 3cm.

Er is, minstens 2 maal door mij en minstens 1 maal door Vincent, verteld dat de grootte van de flitser er niet toe doet.
Nogmaals, lees je ander berichten wel?

het idee was om een vel in vacuum op te hangen als 1 van 2 condensatorplaten zoals eerder beschreven. en dan de capaciteits verandering te meten.

Dat is eerder geopperd en en prima idee. Maar dat heeft niets te maken met het geluid dat jouw blik produceert.

De impuls van die haar zal wel kloppen (ik weet niet hoeveel een haar weegt)

Mooi, dan zijn we daar uit, het geluid is niet of nauwelijks te horen. Volgens een internet pagina weegt een haar een kleine mg. Probeer het eens, een haar op een blik laten vallen. Je hoort niets.

Wat mij alleen nog niet duidelijk is is waarom druk op een oppervlak met verwaarloosbare massa niet dezelfde geluidsdruk oplevert, immers actie=reactie. dus geluidsdruk moet dan toch een tegendruk opleveren die door de lucht geleverd wordt? en die druk geeft de lucht een versnelling en snelheid en geluidsgolven zijn druk en snelheid als golf.

De bodem van jouw blik heeft geen verwaarloosbare massa. In de verste verte niet.

[OOOVincentOOO]

Sorry dat ik mij er weer een beetje mee bemoei. Ter illustratie de LIGO (de zwaartekracht golf detector) moet hiermee rekening houden. Zoals ik begrijp word de LIGO gecalibreerd met stralingsdruk! Ter illustratie totaal andere orde systeem.

"These length variations are tiny at the same scale as those of the passing gravitational waves, about 1×10−19 m. It is remarkable that the force caused by the photons from a small, one-watt laser beam is able to move a 40 kg
(88 pound) mirror by an amount that is easily measurable by the LIGO detectors!"

Source: Ligo
Source: Flyer

Het schijnt dat hoger vermogens lasers met loadcellen (wat ook gebruikt worden voor weegschalen: Wiki: Loadcell) het vermogen direct/inline kunnen meten (stralingdruk met spiegel). Dus @Ukster had toch een mooi voorbeeld met hoog vermogen laser maar niet als zeil maar als power meting met load cell.

Source: NIST: Laser Power Measurement

Of het hoorbaar is die flister? Ben ik nog niet zo zeker van. Stel een slinger van 1 meter en massa uiteinde: 2 gram. Kracht radiation pressure: ~10E-6 N. Dan is de uitslag slinger: 410um. Erg ideaal gerekend. Rekenfouten voorbehouden ik ben niet goed met ontbinden krachten.

Ter vergelijking heb ik 40 kg massa en 1 Watt laser erbij gezet (past idd in spec. Ligo).

[Michel Uphoff]

@HansH: Kun je daarmee verklaren dat je een bodem van een koektrommel kunt laten resononeren op een goed hoorbare manier zoals ik had ervaren?

Ik neem aan, dat die koektrommel een geluid gaf bij het ontladen van een flitsbuis? Dan zou het ook het best krachtige elektrische veld dat bij de ontladingspuls ontstaat kunnen zijn die het staal van de bodem in beweging bracht.

De capaciteitsverandering meten lijkt mij heel lastig. Misschien dat het met een high-end apparaat in een afgeschermde omgeving kan, maar m.i. niet met iets dat je zelf thuis eenvoudig kan bouwen, en dat was mijn vraag.

Een berekende verplaatsing door invallend zonlicht van 0,01 mm van een gordijntje aluminiumfolie van 10 bij 10 cm dat vrij hangt op zeg eens een mm van een vaste plaat leidt tot een capaciteitsverandering in de orde van grootte van 1 pF. Dan wil je toch tenminste een factor 10 betere resolutie hebben wil er van een betrouwbare vaststelling van het effect sprake kunnen zijn, en aan de daarvoor benodigde nauwkeurigheid en gevoeligheid komt mijn capaciteitsmeter niet. Als je dat gordijntje niet vrij laat hangen maar op gaat spannen dan wordt de verplaatsing door zonlichtdruk nog veel kleiner dan 0,01 mm. Daarnaast zal de meetstroom van de capaciteitsmeter de plaatafstand ook beïnvloeden.

Als ik de komende week wat tijd over heb zal ik eens wat experimenteren met een vrij opgehangen aluminium gordijntje in een vacuüm gezogen buisje, een felle ledlamp en een interferometer. Eens kijken of ik ergens toe kom.

[HansH]

sorry, deze maner van discussieren gaat voor mij verder niet werken.

[HansH]

Een berekende verplaatsing door invallend zonlicht van 0,01 mm van een gordijntje aluminiumfolie van 10 bij 10 cm dat vrij hangt op zeg eens een mm van een vaste plaat leidt tot een capaciteitsverandering in de orde van grootte van 1 pF. Dan wil je toch tenminste een factor 10 betere resolutie hebben wil er van een betrouwbare vaststelling van het effect sprake kunnen zijn, en aan de daarvoor benodigde nauwkeurigheid en gevoeligheid komt mijn capaciteitsmeter niet.

Ik denk dat je beter gebruik kunt maken van relatieve verandering ipv absolute capaciteitsmeting. als Q=C*U en U is vast opgedrukt dan is dQ=U*dC
dus als je een capaciteitsverandering hebt van 1pF en dat is het gevolg van een lichtpuls van va 1ms breedte bv van een flitser dan is dQ/dt=U*dC/dt=I dus met 10V DC bias op een capaciteit van 2 folies krijg je per pF een piekstroom ordegrootte I=10*1E-12*/1E-3=1E-8=10nA. als je dat in de ingang van een opamp stopt met 1Mohm tussen uitgang en - ingang en 10V bias op de + ingang dan heb je aan de uitgang Vout=1E6*10nA=10mV dat kun je met een audioversterker goed hoorbaar maken. Je zou eens kunnen nagaan hoeveel capaciteitsverandering je kunt maken met een flitsbuis, misschien is dat wel veel meer dan 1pF.

[HansH]

eigenlijk is dit de omgekeerde werking van een elektrostatische luidspreker. Daar staat een paar duizend volt bias spanning op en superponeer je AC spanning op waardoor er een kracht ontstaat die audio opwekt. Dus je zou hetzelfde principe kunnen gebruiken met dun geleidend folie om met een geinduceerde beweging door de lichtdruk bij een hoge bias spanning een goed meetbare stroom te maken. Daarvoor kun je simpel op de andere plaat een hoge DC spanning zetten en het geleidende opgespannen folie gebruiken om de stroom af te nemen bij vast opgedrukte spanning op een opamp ingang.

[HansH]

ps door deze proef te doen bij variabele luchtdruk kun je bewijzen hoeveel invloed lucht heeft op de lichtdruk meting. Ik denk zelf dat dat effect met een heel dun folie bv opgedampt metaal op een plastic folie erg meevalt. Met deels vacuum pompen kun je immers dat effect varieren tussen 1 (normale luchtdruk) en 0 volledig vacuum.

[HansH]

even wat gerekend.
plaatcondensator 20 x 20 cm =0.04m2. met d=0.1mm (bv via folie rondom opspannen met afstandfouders op de hoeken) het je dan een capaciteit van C=8.85E-12*0.04/1E-4 =3.5nF
lichtdruk van flitser=16uN (zie hiervoor)
gewicht folie=0.1 gram (gokje, nog precies wegen)
versnelling door lichtdruk: a=F/m=16u/0.1g=0.16 m/s2 in vacuum
afgelegde weg in 1ms flitsduur= s=1/2at^2=8um.
C=epsilon*A/diameter
dC/ddiameter=-epsilon*A/d^2=-3.5E-5
dC=3.5E-5*8u=280pF.
Q=C*U stel 10V bias spanning
dQ/dt=U*dC/dt=10*280pF/1E-3=2.8uA
met een opamp met 1Mohm FB levert dat 2.8V piek op.
Daar komen vast nog wat tegenwerkende factoren bij (elektrische kracht op condensatorplaat bij 8um uitwijking en bias spanning) maar dan houd je nog iets meetbaars over lijkt mij.