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Berechnung von Lichtintensität

Biork

Themenersteller
Guten Tag,

ich möchte wissen mit welcher Formel ich die Lichtintensität, welche auf ein Objekt trifft, berechnen kann.

Folgendes Problem : Ich möchte mit meiner Kamera (SonyAlpha6000, Sigma 19mm f2,8 DN Objektiv ) ein Bild (Blende 8) auf 3 Meter Entfernung Schießen.

Dabei verwende ich folgendes LED-Pannel (ILTROX L132T 0.78 "/ 2cm Ultra Thin CRI95 5600K = Helligkeit: 1065 LM / 835Lux/0.5M, 16.2W)

Frage :
-Wie viel Licht erhalte ich in einer Entfernung von 3 m?

-Reicht es um ein ausgeleuchtetes Bild zu erhalten ?

-Wie kann ich mir die Antwort herleiten bzw. ausrechnen?



Ich bin euch für Antworten und Anregungen dankbar.
Mit freundlichen Grüßen

Biork
 
Guten Tag,
Folgendes Problem : Ich möchte mit meiner Kamera (SonyAlpha6000, Sigma 19mm f2,8 DN Objektiv ) ein Bild (Blende 8) auf 3 Meter Entfernung Schießen.
Du brauchst sehr viel Licht wenn du mit 1/8000s belichten willst. Du kommst mit recht wenig aus, wenn du 10s lang belichtest.

-Wie viel Licht erhalte ich in einer Entfernung von 3 m?
Die Lichtintensität nimmt im Quadrat zum Abstand ab.

-Reicht es um ein ausgeleuchtetes Bild zu erhalten ?
Siehe ersten Teil meiner Antwort.

-Wie kann ich mir die Antwort herleiten bzw. ausrechnen?
Siehe zweiter Teil meiner Antwort.
 
Für Blende 8 und 1/60 sec @ISO 100 brauchst Du EV 12.

835 Lux in 0,5 m entsprechen etwa EV 8,5. Das ist bereits
dreieinhalb Blenden zu wenig. Du willst aber nun die sechsfache
Entfernung, per Abstandsgesetz bleibt 1/36 Leistung übrig.
Das sind noch einmal rund fünfeinhalb Blenden weniger.

Dir fehlen also 9 Blenden. Die müsstest Du mit höherer
Empfindlichkeit und/oder längerer Belichtungszeit ausgleichen.

8 Sekunden Belichtungszeit passen in etwa.
 
....

Die Lichtintensität nimmt im Quadrat zum Abstand ab.

....

Das ist so nicht richtig, da dieser einfache Zusammenhang nur für eine "punktförmige" Lichtquelle gilt.
die Rechnung kann natürlich auch hergenommen werden wenn der Abstand sehr groß gegen die Leuchtfläche ist. Was hier jedoch nicht gilt.
Und dann wünsche ich viel Spaß beim Berechnen des Lichtabfalls in Abhängigkeit vom Abstand :D

Karl

Mein Rat an den TO wäre hier: Messen und oder Ausprobieren :)
 
"Die Lichtintensität nimmt im Quadrat zum Abstand ab." RICHTIG!

"Das ist so nicht richtig, da dieser einfache Zusammenhang nur für eine "punktförmige" Lichtquelle gilt." FALSCH!

Das Abstandsgesetz gilt für alle elektromagnetischen Wellen, also auch für jegliches Licht.
Flächenförmige Lichtquellen kann man sich dabei vorstellen als Einzelpunkte innerhalb der Fläche.
 
"Die Lichtintensität nimmt im Quadrat zum Abstand ab." RICHTIG!

"Das ist so nicht richtig, da dieser einfache Zusammenhang nur für eine "punktförmige" Lichtquelle gilt." FALSCH!

Das Abstandsgesetz gilt für alle elektromagnetischen Wellen, also auch für jegliches Licht.
Flächenförmige Lichtquellen kann man sich dabei vorstellen als Einzelpunkte innerhalb der Fläche.

Da hast Du aber eine schöne Quelle genannt - lies sie doch einfach :rolleyes:

ich zitiere mal daraus:

"Abstandsgesetz:

Das Abstandsgesetz oder Entfernungsgesetz beschreibt die Abnahme einer physikalischen Größe mit wachsender Entfernung zur Quelle oder zum Sender. Voraussetzungen sind eine punktförmige Quelle (näherungsweise: kleine Ausdehnung der Quelle im Vergleich zur Entfernung), ...."
 
An welcher Stelle widerspricht das
"Flächenförmige Lichtquellen kann man sich dabei vorstellen als Einzelpunkte innerhalb der Fläche." ?

Das widerspricht sich insofern, weil dann eben andere Abstandsgesetze gelten, wie KHZ richtig bemerkt hat. Das gilt übrigens nicht nur für Lichtquellen, sondern viele andere Felder (elektr. Ladungen, Magnetismus, Gravitation usw):

Punktquelle (z.B. einzelne LED): Intensität sinkt mit dem Quadrat des Abstands
Linienquelle (z.B. lange Leuchtstoffröhren): Intensität sinkt linear mit dem Abstand
Flächenquelle (z.B. großes Flächenelement): Intensität ist unabhängig vom Abstand.

Randbedingung dabei ist, dass die Länge bzw. Fläche der Quelle viel größer ist als der Abstand zum Messpunkt. Eine typische, flächenförmige LED-Videoleuchte wird also bei ausreichend großem Abstand zur Punktquelle, bei ausreichend kleinem Abstand ist sie allerdings eine Flächenquelle. Dazwischen wird's, wie KHZ bemerkt hat, relativ kompliziert.
 
Zuletzt bearbeitet:
Dem würde ich - fast - komplett zustimmen wollen (y)

Jedoch:
Linienquelle (z.B. lange Leuchtstoffröhren): Intensität sinkt linear proportional mit dem Abstand

und ich meine, mich düster erinnern zu können, mühsam errechnet zu haben, dass für eine ("unendlich" lange) Linienquelle die Intensität sinkt proportional zu 1/log r (also nicht zu 1/r).
(zumindest hatte ich mich sehr bemüht, der Rechnung des Assi vorne an der Tafel zu folgen :angel:, vielleicht bin ich da aber auch ins Träumen abgeglitten)


Und natürlich gilt das Abstandsgesetz wie von VP genannt für Lichtquellen jeder Größe - für jeden Einzelpunkt dieser Fläche :devilish: Und zu diesen einzelnen Punkten ändert sich der Abstand halt sehr unterschiedlich wenn ich das Objekt der Beleuchtung verlagere. Und dann wird die Rechnerei spaßig.
 
Zuletzt bearbeitet:
Ist bei mir auch schon eine Zeitlang her. Aus Symmetriegründen sollte der Abfall meines Erachtens mit 1/r gehen. Bei der Linienladung und dem stromdurchflossenen Leiter ist es jedenfalls so, dann müsste das auch für die unendlich lange (und sehr dünne) Leuchtstoffröhre gelten, oder?
 
Zuletzt bearbeitet von einem Moderator:
öbönt! :D
Das Abstandsgesetz gilt immer.

Nur muss man berücksichtigen, dass im Nahbereich zur (nicht punktförmigen) Lichtquelle die Abstände zu den fiktiven einzelnen Lichtpunkten unterschiedlich abnehmen.
Nehmen wir mal eine 100er Octobox. Wenn wir uns jetzt vom Zentrum wegbewegen, sagen wirmal in Zentimeterschritten, nimmt gemäss Abstandsgesetz die Lichtmenge der Zentrumstrahlen entsprechend 1/r² ab. Aber die Lichtpunkte vom Rand sind immer noch ~50cm entfernt - da ändert sich kaum etwas.
Erst ab einer gewissen Distanz zur Lichtquelle (deutlich grösser als der Durchmesser) haben wir überall die gleiche Abnahme.
 
Das Abstandsgesetz gilt immer.

eben

Nur muss man berücksichtigen, dass im Nahbereich zur (nicht punktförmigen) Lichtquelle die Abstände zu den fiktiven einzelnen Lichtpunkten unterschiedlich abnehmen.
Nehmen wir mal eine 100er Octobox. Wenn wir uns jetzt vom Zentrum wegbewegen, sagen wirmal in Zentimeterschritten, nimmt gemäss Abstandsgesetz die Lichtmenge der Zentrumstrahlen entsprechend 1/r² ab. Aber die Lichtpunkte vom Rand sind immer noch ~50cm entfernt - da ändert sich kaum etwas.
Erst ab einer gewissen Distanz zur Lichtquelle (deutlich grösser als der Durchmesser) haben wir überall die gleiche Abnahme.

wobei das auch nur für die Betrachtung eine kleinen Motivpunktes gilt- wenn das beleuchtete Motiv in diesem Fall ebenfalls 100cm groß und lang ist, gilt das auch von ersten Millimeter an.

vg, Festan
 
"Die Lichtintensität nimmt im Quadrat zum Abstand ab." RICHTIG!
Schrei nicht so, diese Behauptung ist falsch. Sie gilt nur für Punktlichtquellen.

Wie KHZ bereits schrieb: Bei Linienlichtquellen im Nahfeld gilt eine 1/r-Abhängigkeit, bei Flächenlichtquellen ist im Nahfeld die Beleuchtungsstärke sogar unabhängig vom Abstand.

Gilt auch im Nahfeld von Antennen für Funkwellen. Bei der Vorlesung hast du wohl gefehlt...
 
öbönt! :D
Das Abstandsgesetz gilt immer.
Das Abstandsgesetz 1/r^2 gilt unter zwei Randbedingungen: (1) Punktquelle, die (2) isotrop abstrahlt. Eine Linienquelle kann ich als eindimensionale Anordnung von Punktquellen betrachten. Wenn man das mathematisch durchzieht, und über alle Punktquellen integriert, kommt das oben genannte 1/r-Verhalten heraus (mit r als Normalabstand zwischen Empfänger und Linienquelle). Wenn man eine Flächenquelle als zweidimensionale Anordnung von isotropen Punktquellen betrachtet und wieder integriert, erhält man einen konstanten Intensitätsverlauf, unabhängig vom Abstand. Voraussetzung ist wie erwähnt, dass die Abmessungen (Länge, Fläche) deutlich größer sind als der Normalabstand zur Quelle.

Noch komplizierter wird es, wenn die Lichtquelle nicht isotrop abstrahlt. Extremfall: Die Beleuchtungsstärke eines gut kollimierten Laser ist praktisch unabhängig von der Entfernung.

Das 100W-Fernlicht am Auto hat eine ganz andere Beleuchtungscharakteristik als eine 100W Glühbirne (Punktquelle). LEDs haben in den meisten Fällen auch eine eher gerichtete Abstrahlcharakteristik, d.h. das einfache 1/r^2-Gesetz gilt nur mehr sehr eingeschränkt. Ist halt alles kompliziert in der Realität.

Das ändert übrigens nichts daran, dass der TO mit seiner Leuchte lichtmäßig nicht glücklich werden wird. VisualPursuit hat das ja quantitativ klar gezeigt. Ob in 3m Abstand jetzt 1/36 der Intensität vorhanden ist im Vergleich zu 0,5m oder vielleicht 1/10 oder 1/3, ist da schon ziemlich egal.
 
Die Betrachtung über unendliche Maße führt doch hier zu nichts.
Wir haben zumindest bei Kunstlicht (mit/ohne Lichtformer) immer endliche Größen.
Im Übrigen kann man jede gestreckte oder flächige Lichtquelle als Summe einzelner punktförmiger Lichtquellen betrachten.

Lediglich im Nahbereich einer Flächenlichtquelle wird es etwas verzwickter, weil die Abstände zu den Lichtpunkten mit Entfernung nicht gleichmässig linear abnehmen. Habe ich bereits in Post #14 erläutert.
Das lässt sich auch mathematisch beschreiben - ändert aber nichts an der grundlegenden Tatsache, dass das Abstandsgesetz auch hier gilt.
 
Im Übrigen kann man jede gestreckte oder flächige Lichtquelle als Summe einzelner punktförmiger Lichtquellen betrachten.
Dann mach das doch bitte endlich auch mal, denn dann wirst auch du feststellen, daß in deren Nahbereich das Abstandsgesetz eben nicht mehr gilt
thumbup1.gif


Verzwickt ist übrigens was anderes. Verzwickt ist beispielsweise der Nahbereich von Antennen, wo das E-Feld noch nicht senkrecht zum H-Feld steht.

Aber in der Vorlesung hast du wohl auch gefehlt
thumbdown.gif
.
 
*soifz* letzter Versuch:
Der TO geht von einem LED-Panel ~ 25x10 cm aus und wollte wissen, wie es in ~ 3m Entfernung aussieht.
Nun kommt mir bitte nicht mit "Nahbereich" oder "unendlicher Größe".
Innerhalb der 25 cm Distanz (grösstes Maß des Panels) kann man als "Nahbereich" betrachten mit den erwähnten Einschränkungen. Aber deutlich über 25 cm sind wir wieder bei 1/r².

Noch Fragen, Kienzle?
 
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