Maximal mögliche Blende

[Der Ori]

Ok, noch ein Versuch : Es geht mir um das HIER. Der Brennpunkt - rot eingekreiselt. Alles Licht, was die Lupe einfängt lokalisiert auf einen unendliche kleinen Punkt. Je größer die Lupe: um so mehr Licht wandert in den Punkt. Selbe Prinzip: Hohlspiegel.

Ich krame das Bild nochmal aus: Sonnenofen --> Zu lesen unter der Überschrift "Parabolspiegel-Anlagen". Dort geht hervor, dass der Brennpunkt auf 18m länge verteilt wurde, allerdings könnte er sicher noch kleiner gewählt werden. Außerdem sind doch 4000°C gar nicht so weit weg, von der Zieltemperatur, oder?

Aus welcher Distanz sollen sie dies tun, ergo welche Brennweiten müssten Deine "unendlich kleinen" Sub-Spiegel haben? Wo sollte der Unterschied zwischen Spiegelsegmenten und dem Gesamtspiegel sein? Wofür überhaupt sollten sie dabei "unendlich klein" sein?

Jepp, man nähert sich einen derartig geformten Spiegel, der alles Licht einer Strahlungsquelle (was parallel einstrahlt) in einem Punkt fokussiert. Die Sonne ist 8 Lichtminuten weit weg, das Licht kommt in erster Näherung Parallel zu uns Man hat halt noch die Winkeldifferenz zwischen den Sonnenrändern.

[...]wie willst Du das Licht all dieser Maschinen auf einen Punkt zusammenbringen?

Z.b. so wie in dem Link . Ich denke einfach, der Brennpunkt könnte kleiner sein und somit mehr leistung auf weinger Volumen verteilen --> Das würde führt zu einer T-Erhöhung.

[...] Ob man dann einen tiefen 10 cm-Parabolspiegel oder linear hochskaliert ein 100 Meter-Geschoß baut, verändert lediglich die Brennweite und damit die Größe des Abbildes, nicht aber die numerische Apertur der vorrichtung. Im Handspiegel wird es also genau so heiss, wie im Millionen-Euro-teuren Großgerät, nur der von der Sonne bestrahlte Fleck wird halt entsprechend größer.

Ein Handspiegel wird nicht 4000°C heiß. Damit wäre der Punkt "T Handspiegel = T Große Anlage" wiederlegt. Wenn du mit deinem
Handspiegel Metall verdamfen kannst, will ich ein Video davon sehen. Außerdme gibts es mehrer Sonnenofen-Anlagen: Größere Spiegelfläche = mehr Temperatur. Einfach mal Googeln.

[...]Hast Du ein Bild, in dem die Sonne so ultimativ klein ist? Wie groß waren dabei die Brennweite und das Aufnahmeformat?

Alle Lichstrahlen sind doch in einem Punkt konzentriert. Einfach eine Handelsübliche Lupe nehmen. Klar fürt die Außdehnung der Sonne zu einem Verschmieren des Brennpunktes entlang der opt. Achse, aber mir geht es nur um die theoretische Überlegung. Oder meinst du, das ist gerade der Harken?

Nur noch ein Gedanke (als Argument): Wenn bie 6000K schluss sein soll, es aber schon 4000K Anlagen gibt, warum steht dann die Erreichbare Temperatur nicht auch im Verhältnis zur Entfernung Sonne-Erde? Dann wäre es gar nicht möglich, die Erde überhaupt nennenswert zu erwärmen.

 

[Mi67]

Ok, noch ein Versuch : Es geht mir um das HIER. Der Brennpunkt - rot eingekreiselt. Alles Licht, was die Lupe einfängt lokalisiert auf einen unendliche kleinen Punkt. Je größer die Lupe: um so mehr Licht wandert in den Punkt. Selbe Prinzip: Hohlspiegel.

Na freilich! Vom Brennpunkt aus gesehen wird damit ein immer größerer Teil seiner Umgebung von der Sonne beschienen. Wenn alles vor ihm irgendwann einmal Linse (oder Spiegel) ist und der arme Brennpunkt von jeglicher Richtung von vorn mit Sonnenlicht bebrezelt wird, dann erreicht er seinen Maximal-Lichtfluss und die Maximaltemperatur wenn da etwas Materie ist, die glühen kann.

Ich krame das Bild nochmal aus: Sonnenofen --> Zu lesen unter der Überschrift "Parabolspiegel-Anlagen". Dort geht hervor, dass der Brennpunkt auf 18m länge verteilt wurde, allerdings könnte er sicher noch kleiner gewählt werden. Außerdem sind doch 4000°C gar nicht so weit weg, von der Zieltemperatur, oder?

Nicht alles, was groß ist, ist unbedingt auch besser. Wie meinst Du, könne ein Brennpunkt "einfach so" weiter verkleinert werden? Doch nur über eine kleinere Brennweite. Damit würde auch die ach-so-eindrucksvolle Fläche der Sonnenreflektor-Felder im Quadrat schrumpfen. Dann landen wir irgendwann bei 1 m Brennpunkt-Durchmesser und 1/324 der Kollektorfläche - oder bei 1 cm Brennpunkt-Durchmesser bei 1/3.240.000 der Fläche - nie wird es dabei kälter, nur kleiner.

Jepp, man nähert sich einen derartig geformten Spiegel, der alles Licht einer Strahlungsquelle (was parallel einstrahlt) in einem Punkt fokussiert. Die Sonne ist 8 Lichtminuten weit weg, das Licht kommt in erster Näherung Parallel zu uns Man hat halt noch die Winkeldifferenz zwischen den Sonnenrändern.

Genau - und wenn man nach der ersten Näherung für diese anspruchsvolle Aufgabe nun noch die 2. Näherung betreibt? Welche Winkel gilt es zu beachten? Ich hatte es in Posting #52 bereits erwähnt: die Sonne nimmt einen Raum ein, der in seiner Abbildung 0,9% der Brennweite beträgt, also ca. 450 µm bei einer 50 mm-Optik oder 4,5 mm bei 500er Optik oder 18 mm bei 2000er Optik. Eine Projektion auf 18 Meter erhält man allerdings erst bei Brennweiten von ca. 2000 Metern.

Z.b. so wie in dem Link . Ich denke einfach, der Brennpunkt könnte kleiner sein und somit mehr leistung auf weinger Volumen verteilen --> Das würde führt zu einer T-Erhöhung.

Um wie viel könnte er Deinen Berechnungen zufolge kleiner sein?

Ein Handspiegel wird nicht 4000°C heiß. Damit wäre der Punkt "T Handspiegel = T Große Anlage" wiederlegt.

Nicht der Spiegel selbst wird heiss, er kann lediglich einen heißen Brennpunkt erzeugen.

Wenn du mit deinem Handspiegel Metall verdamfen kannst, will ich ein Video davon sehen. Außerdme gibts es mehrer Sonnenofen-Anlagen: Größere Spiegelfläche = mehr Temperatur. Einfach mal Googeln.

Zum etwa 100sten Mal: größere Spiegel = größere Fläche für die gleiche erzielbare Temperatur.

Alle Lichstrahlen sind doch in einem Punkt konzentriert. Einfach eine Handelsübliche Lupe nehmen. Klar fürt die Außdehnung der Sonne zu einem Verschmieren des Brennpunktes entlang der opt. Achse, aber mir geht es nur um die theoretische Überlegung. Oder meinst du, das ist gerade der Harken?

Der Brennpunkt verschmiert nicht nur entlang der opt. Achse sondern auch mit der Größe des zu fokussierenden Objekts, welche bei der Sonne mit schlappen 1,39 Millionen Kilometern selbst Angesichts der Entfernung von 150 Mio. km nicht mehr infinit klein ist.

Nur noch ein Gedanke (als Argument): Wenn bie 6000K schluss sein soll, es aber schon 4000K Anlagen gibt, warum steht dann die Erreichbare Temperatur nicht auch im Verhältnis zur Entfernung Sonne-Erde? Dann wäre es gar nicht möglich, die Erde überhaupt nennenswert zu erwärmen.

Die Erde fängt als Ganzes einen gewissen Raumwinkel an Sonnenlicht ein. Die gesamte Sonne leuchtet als Heizstrahler mit insgesamt 3,846*10^26 W. Auf 1 Quadratmeter der Erde entfallen dabei an Sonnentagen bei vertikal stehender Sonne ca. 1360 Watt an Leistung. Fokussierst Du das Sonnenlicht vom Merkur aus oder vom Neptun aus. so liegt der Unterschied lediglich in der Größe, unter der der Sonnenball erscheint, aber nicht in dessen Farbtemperatur. Das am Merkur noch stärker divergierende Sonnenlicht, lässt sich noch schlechter fokussieren, als auf der Erde. Vom Neptun aus erscheint die Sonne recht klein, lässt sich dafür aber auch besser fokussieren. In allen drei Fällen (Merkur, Erde, Neptun) könnte man idealerweise knapp 6000K durch Bündelung von Sonnenlicht erhalten.

 

[kossi008]

Ich glaube, da hat der MI67 in deinem Posting was übersehen. Die Formel k = f/D gilt nur für kleine D, darüber musst du die Formel nehmen, die der MI67 schon gepostet hat: k = 1/(2*NA).

Oops, da war er schneller

Ja, vielen Dank. Ich war halt irritiert, weil Mi67 schrieb, die Formel k = f/D gelte. Wenn ich seine Antwort jetzt richtig interpretiere, gilt sie trotzdem, allerdings mit D als Pupillen- und nicht Linsendurchmesser. Was mich wieder etwas irritiert, denn ich dachte, für eine ideale Einzellinse seien die beiden Durchmesser gleich...

Aber egal, ich will mich an der Stelle zufrieden geben, ich büffle einfach nochmal ein bißchen grundlegende Abbildungsgeometrie, und Ihr könnt Euch in Ruhe wieder den Sonnenöfen des Meister Ori zuwenden...

 

[Rudeofus]

Ja, vielen Dank. Ich war halt irritiert, weil Mi67 schrieb, die Formel k = f/D gelte. Wenn ich seine Antwort jetzt richtig interpretiere, gilt sie trotzdem, allerdings mit D als Pupillen- und nicht Linsendurchmesser. Was mich wieder etwas irritiert, denn ich dachte, für eine ideale Einzellinse seien die beiden Durchmesser gleich...

Wenn du dir deine Linsenanordnung ansiehst, und den Winkel 2*alpha betrachtest, unter dem die Linse vom Bildpunkt aus gesehen wird, kommst du zur Formel:

tan(alpha) = D/(2*f)

Daraus folgt:

f/D = 1/(2*tan(alpha))

Vergleiche das mit der Formel, die der MI67 für die Blendenzahl angegeben hat:

k = 1/(2*NA) = 1/(2*sin(alpha))

Du siehst hier sin(alpha) statt tan(alpha), für kleine Werte von alpha ist das fast gleich, erst wenn alpha gegen pi/2 geht, laufen die zwei auseinander.

 

[Mi67]

Ja, vielen Dank. Ich war halt irritiert, weil Mi67 schrieb, die Formel k = f/D gelte. Wenn ich seine Antwort jetzt richtig interpretiere, gilt sie trotzdem, allerdings mit D als Pupillen- und nicht Linsendurchmesser. Was mich wieder etwas irritiert, denn ich dachte, für eine ideale Einzellinse seien die beiden Durchmesser gleich...

Ich will in diesem Punkt nicht unbedingt beharren. Dafür bin ich zu wenig Physiker und zu viel "Pröbler".

Fakt ist lediglich, dass es bessere Wege gibt, eine NA > 0,9 zu erreichen, als eine nicht konstruierbare dünne Linse mit D >> f. Sobald die Linse aber dick wird, hört es mit meinen Rechenkünsten rasch auf und ich muss einer Optik-Simulationssoftware vertrauen. Daher wählte ich lediglich den "Ausweg" über die Illustration mit durchaus realisierbaren reflektiven Optiken.

 

[Mi67]

Du siehst hier sin(alpha) statt tan(alpha), für kleine Werte von alpha ist das fast gleich, erst wenn alpha gegen pi/2 geht, laufen die zwei auseinander.

Vielen Dank für diesen wichtigen Nachtrag!

Ich kapierte bei der Frage "Stimmt die Formel noch?" nicht den Bezug zur extrem hohen NA. Insofern stimmt meine Antwort von gestern 21:00 Uhr in derTat nicht, werde es mal nachträglich richtigstellen.

 

[kossi008]

@ Mi67 & Rudeofus:

Danke an Euch beide. Ich glaube, jetzt hab ich's.

 

[Der Ori]

[...] nie wird es dabei kälter, nur kleiner.

Nimm eine Hand-Hohlspiegel, wie damals im Physikunterricht. Nehme ein Thermoelement und setzt den in den Brennpunkt: Misst du dann 4000°C?? Definitiv nicht! Wenn man gei Google unter Solarschmelzöfen schaut: je größer die Spiegelfläche, um so größer die Leistung in den Brennpunkt.

Genau - und wenn man nach der ersten Näherung für diese anspruchsvolle Aufgabe nun noch die 2. Näherung betreibt? Um wie viel könnte er Deinen Berechnungen zufolge kleiner sein?

Es reichen ja auch nur die parallelen Strahlen aus Man nehme einen Parabolspiegel. Dieses Könnte man theoretisch beliebig groß machen (es würde nur keinen Sinn machen, den Sonneradius zu überschreiten). Damit würde man theoretisch - je nach seiner Eintrittsfläche - genau so eine Fläche der Sonne in einem Punkt spiegeln. Die Volumenausdehnung des Brennpuntkes ist tatsächlich NULL. Damit gänge der Einergieeintrag gegen Unendlich - theoretisch.

Und verdammisch noch eins: es wird aus einem Parabolspiegel keine Kugel, wenn ich ihn vergrößere: der Querschnitt ist eine Parabel (y=x²). Es werden lediglich die Wände steiler.

Nicht der Spiegel selbst wird heiss[...]

Das habe ich nie behauptet, weil es Unsinn ist.


Die Temperatur der Sonnenobefläche gibt lediglich deren Lokale kinetische Energie der Teilchen wieder. Es kommt doch auf die Energieverdichtung drauf an.

Klar gibt die Strahlfarbe die Temperatur des Schwarzen Strahlers wieder - ABER andersrum kann ich mit jeder Wellenlänge die ein Körper absorbiert in diesen Körper beliebig viel Energie eintragen - genügend Intensität vorausgesetzt. Man kann ja schließlich auch mit CO2-Lasern (Wellenlänge=10.000nm) Metalle schneiden* (bei sehr hoher Wattleistung), OBWOHL diese Wellenlänge nur bei einem ca. 300K heißen schwarzen Strahler emittiert werden würde. (!) Das würde deiner Meinung nach gar nicht funktionieren.

Mit Mikrowellen bekomme ich mein Essen auf etwa 360K. Ein Entsprechender Schwarzer Strahler wäre da aber nur etwa 50K heiß.

Die Wellenlänge wird nur durch die Geschwindigkeit des Prozesses bestimmt, mit dem ich das Photon erzeuge:
- Kernresonenz: Radiowellen
- Paramegnitscher Elektronenresonanz: Mikrowellen
- Molekülschwingung: IR
- d-f- Orbital Übergänge: VIS / UV
- Elektronenübergänge Kernnah: Röntgenstrahlung
- Kernübergänge: Gammastrahlung

Natürlich sind die schnelleren Prozesse mit mehr Energieumsatz verbunden. Aber ich kann doch auch mit der Intensität Energie übertragen.

Das war nun auch mein letzter Versuch, das zu erklären. Ansontens wird das nur noch eine "Nein-Doch"-Diskussion. Aber die Beispiele zur Temperaturanregung per elektromagnetische Strahlung waren wohl hoffentlich eindeutig genug. Ich kann demnächst mit jemanden reden, der an der Errichtung von Solarkraftwerken beteiligt ist, vieleicht kennt er Literatur dazu.

*EDIT: nochmal zur Ergänzung: "Kann man Metall schneiden? Nein, die Frequenz von CO2 Lasers benötigt sehr hohe Wattleistungen damit ein Laser Metalle durchschneidet." In der Praxis wird zum schneiden hauptsächlich Nd:YAG (1064nm) verwendet.

 

[Mi67]

Ich krame das Bild nochmal aus: Sonnenofen --> Zu lesen unter der Überschrift "Parabolspiegel-Anlagen". Dort geht hervor, dass der Brennpunkt auf 18m länge verteilt wurde, allerdings könnte er sicher noch kleiner gewählt werden. Außerdem sind doch 4000°C gar nicht so weit weg, von der Zieltemperatur, oder?

Nachtrag:

Die Anlage von Odeillo nutzt einen Parabolspiegel der Brennweite f=18 Meter und verteilt nicht einen Brennpunkt auf 18 Meter. Die Absorberfläche liege bei 625 cm², was so in etwas einem Kreis von 28 cm Durchmesser entspricht. Die Sonne selbst wird bei einer Brennweite von 18 Metern in ca. 17 cm Größe abgebildet, so dass bei der Anlage der Brennfleck wohl durch entsprechende Toleranzen etwas weniger konzentriert ist. Dennoch ist der Brennfleck nicht mehr als doppelt so groß wie der Abbildungsdurchmesser. Also tragen alle Teilareale des Parabolspiegels zur Abbildung der Sonne zumindest im Zentrum des Brennflecks mit bei, der dadurch also mit voller "Sonnendosis" behämmert wird. Daher ist eine Abschätzung, welche weitere Steigerung derTemperatur möglich wäre, wenn das Alignment wirklich die idealisiert möglichen 17 cm einer Sonnenabbildung erzielen könnte, nicht so ganz ohne weitere Detailkenntnisse aus der Hüfte heraus zu beziffern. Ob also die theoretisch durch weitere Flächenreduktion noch mögliche Steigerung der Energiedichte ausreichen würde, um in der Energiebalance aus Eintrag und Wiederabstrahlung über 5700°K erzeugen kann, mag gerne jemand anders rechnen, wobei man dann auch an den Zahlen, die im Text zu finden sind auch nochmal etwas rütteln könnte.

Text:
- Fangspiegel: 2.835 m²
- Hohlspiegel: 2.000 m²
- Brennfläche: 625 cm²
Konzentrationsfähigkeit der konzipierten technischen Anlage: max. 37.700-fach; reales Ergebnis: 20.000-fach

idealisierte Rechnung:
- Sonne erscheint unter einem scheinbaren Durchmesser von ca. 32 Bogenminuten (s. Wiki).
- ohne Optik bekommt jeder Erdenpunkt, an dem Tag ist, die Sonne im Mittel unter einer NA von sin(32/60/2) = 0,0465 zu sehen. Bis zu einer NA = 1 kommen wir auf eine Konzentrationsfähigkeit in einer Dimension von 1/0,00465 = 215-fach bzw. in der Fläche um das Quadrat dieses Wertes, also 46.250-fach
-> weit liegen Theorie und technische Realisation gar nicht voneinander entfernt.

 

[Rudeofus]

Es reichen ja auch nur die parallelen Strahlen aus Man nehme einen Parabolspiegel. Dieses Könnte man theoretisch beliebig groß machen (es würde nur keinen Sinn machen, den Sonneradius zu überschreiten). Damit würde man theoretisch - je nach seiner Eintrittsfläche - genau so eine Fläche der Sonne in einem Punkt spiegeln. Die Volumenausdehnung des Brennpuntkes ist tatsächlich NULL. Damit gänge der Einergieeintrag gegen Unendlich - theoretisch.

Du setzt hier parallele Strahlen voraus, die du aber nur in erster Näherung hast. Sobald die Strahlen nicht mehr parallel sind, ist auch der Fleck nicht mehr punktförmig. Scheinbar ist es so, dass der Effekt stärker wird, wenn der Spiegel größer wird. Wenn du alle Lichtstrahlen eliminierst, die nicht perfekt parallel eintreffen, reduzierst du die Lichtleistung, im Extremfall bis auf 0 runter. Wenn du jetzt graduell die Lichtstrahlen so einschränkst, dass sie immer genauer parallel sein müssen, kommst du irgendwann auf ein näherungsweise konstantes Verhältnis von Punktgröße zu Lichtleistung. Ich gehe davon aus, dass dieses Verhältnis der Leistungsdichte der abgestrahlten Leistung auf der Sonne entspricht.

Die Temperatur der Sonnenobefläche gibt lediglich deren Lokale kinetische Energie der Teilchen wieder. Es kommt doch auf die Energieverdichtung drauf an.

Die Temperatur der Sonnenoberfläche ist deshalb relevant, weil sich die Sonnenoberfläche wie ein strahlender schwarzer Körper verhält. Ihre Oberflächentemperatur hat unmittelbaren Einfluss auf die abgestrahlte Leistung. Beachte, dass es im Inneren der Sonne viel heißer ist, dennoch hat das keine Entsprechung in der abgestrahlten Leistung!

OBWOHL diese Wellenlänge nur bei einem ca. 300K heißen schwarzen Strahler emittiert werden würde. (!) Das würde deiner Meinung nach gar nicht funktionieren.

Schwarze Körper strahlen theoretisch bei allen Wellenlängen. Es ist nur die Lage des Maximums und natürlich die Intensität abhängig von der Oberflächentemperatur.

*EDIT: nochmal zur Ergänzung: "Kann man Metall schneiden? Nein, die Frequenz von CO2 Lasers benötigt sehr hohe Wattleistungen damit ein Laser Metalle durchschneidet." In der Praxis wird zum schneiden hauptsächlich Nd:YAG (1064nm) verwendet.

Das liegt aber nur daran, dass Metalle bei 10µm Wellenlänge fast alles reflektieren, während sie die Wellenlängen um 1µm zumindest teilweise absorbieren, was ja die Essenz beim Laserschneiden ist. Wenn mich meine Erinnerung nicht täuscht, bräuchte man bei CO2-Lasern ca. die 10fache Leistung, um gleich viel ins Metall einzukoppeln.

 

[Mi67]

Nimm eine Hand-Hohlspiegel, wie damals im Physikunterricht. Nehme ein Thermoelement und setzt den in den Brennpunkt: Misst du dann 4000°C?? Definitiv nicht! Wenn man gei Google unter Solarschmelzöfen schaut: je größer die Spiegelfläche, um so größer die Leistung in den Brennpunkt.

Dafür sind meine Thermoelemente einerseits zu wuchtig und andererseits zu schmelzempfindlich.

Wie wir aus dem Raumwinkel der Sonne (32 Bogenminuten) lernen können, wird die Sonne je mm der Objektivbrennweite auf ca. 10 µm Größe abgebildet:
12 mm Brennweite -> 120 µm Sonnendurchmesser
50 mm-Objektiv -> 500 µm Sonnendurchmesser
300 mm-Objektiv -> 3000 µm Sonnendurchmesser
Damit wir mal wenigstens etwas Fotografie wieder hineinbringen: schau´ auf Deine Bilder, die mit einem 50er gemacht wurden. Eine im Fokus liegende Sonne wird in ihrem Durchmesser so viele Pixel einnehmen, wie auf 500 µm des Sensors nun mal lokalisiert sind. Es mögen noch mehr sein, wenn Beugung und Überstrahlung mit hineinspielen, in keinem Fall aber weniger.

Gleiches gilt übrigens für den Mond, der uns unter gleichem Raumwinkel erscheint: http://www.**********/showthread.php?t=3322

Der Energieeintrag durch die Sonne liegt bei idealen Wetterbedingungen bei 1360 W / m² (die "Solarkonstante"). Greife ich davon das heraus, was die Eintrittpupille schluckt und konzentriere es so weit, wie die Brennweite es erlaubt, dann erhalte ich im Brennfleck (es ist kein Punkt!) der Sonne unter Ausblendung von Beugung, Vignettierung oder Transmissionsminderungen stets eine Lichtbündelung von:
46.200-fach bei f/0.5
23.100-fach bei f/0.7
11.550-fach bei f/1.0
5.775-fach bei f/1.4
2.890-fach bei f/2
1.445-fach bei f/2.8
722-fach bei f/4
...
1-fach bei ca. f/105

Es reichen ja auch nur die parallelen Strahlen aus Man nehme einen Parabolspiegel. Dieses Könnte man theoretisch beliebig groß machen (es würde nur keinen Sinn machen, den Sonneradius zu überschreiten). Damit würde man theoretisch - je nach seiner Eintrittsfläche - genau so eine Fläche der Sonne in einem Punkt spiegeln. Die Volumenausdehnung des Brennpuntkes ist tatsächlich NULL. Damit gänge der Einergieeintrag gegen Unendlich - theoretisch.

Die Volumenausdehnung eines idealen Brennpunktes eines idealen Parabolspiegels ist genau dann exakt null, wenn auch nur Licht aus exakt einem Raumwinkel von NULL eingetragen wird. Damit ginge der Energieeintrag gegen NULL - theoretisch.

Nimm´ lieber einen Spiegel, der quasi-parabol ist, nämlich wieder den bereits genannten einen Ellipsoid, dessen einer Brennpunkt unser gesuchter Mikropunkt ist, der andere Brennpunkt ein beliebiger Einzelpunkt auf der Sonnenoberfläche. Damit kann man die Verhältnisse leicht berechnen (was Rudeofus und ich ja auch schon getan hatten).

Und verdammisch noch eins: es wird aus einem Parabolspiegel keine Kugel, wenn ich ihn vergrößere: der Querschnitt ist eine Parabel (y=x²). Es werden lediglich die Wände steiler.

Wer behauptet dies denn?

Das habe ich nie behauptet, weil es Unsinn ist.

Dann schreib´ halt nicht so einen Unsinn: Zitat: "Ein Handspiegel wird nicht 4000°C heiß."

Die Temperatur der Sonnenobefläche gibt lediglich deren Lokale kinetische Energie der Teilchen wieder. Es kommt doch auf die Energieverdichtung drauf an.

???

Man kann ja schließlich auch mit CO2-Lasern (Wellenlänge=10.000nm) Metalle schneiden* (bei sehr hoher Wattleistung), OBWOHL diese Wellenlänge nur bei einem ca. 300K heißen schwarzen Strahler emittiert werden würde. (!) Das würde deiner Meinung nach gar nicht funktionieren.

Hierzu zitiere ich mich am besten mal selbst:
https://www.dslr-forum.de/showpost.php?p=6158083&postcount=52
(letzte Sätze)

Mit Mikrowellen bekomme ich mein Essen auf etwa 360K. Ein Entsprechender Schwarzer Strahler wäre da aber nur etwa 50K heiß.

...

Aber die Beispiele zur Temperaturanregung per elektromagnetische Strahlung waren wohl hoffentlich eindeutig genug. Ich kann demnächst mit jemanden reden, der an der Errichtung von Solarkraftwerken beteiligt ist, vieleicht kennt er Literatur dazu.

Reden wir nun über Optik oder über Energiewandlung? Zit. Wiki über Mikrowelle: "Seine Wirkung beruht auf der Absorption von Dezimeterwellen (Mikrowellen), nämlich der Wandlung elektromagnetischer Feldenergie in Wärmeenergie."

Der Nagel wird auch heiss, wenn man mit dem Hammer auf ihn drischt - selbst bei einem kalten Hammer.

 

[Der Ori]

[...]Reden wir nun über Optik oder über Energiewandlung?[...]

genau das isses! Ich rede über Energiewandlung. Du über Optik - ...oder so.^^

Und ich habe auch deinen Denkfehler entlarvt:

[...]Raumwinkel der Sonne[...]

Es exsistiert tatsächlich eine Schar von Lichtstrahlen, die uns parallel Treffen. Die Sonne ist wesentlich Größer, als die Erde. Ein Parabolspiegel nimmt nur Parallele Strahlen auf und in der Skizze aus meinem Beitrag sieht man, dass sie von einer Fläche emittiert werden müssen.

[...]"Seine Wirkung beruht auf der Absorption von Dezimeterwellen (Mikrowellen), nämlich der Wandlung elektromagnetischer Feldenergie in Wärmeenergie."[...]

Genau wie Mikrowellen ist Sonnelicht eine Teil des elektromagnetischen Spektrums mit elektromagnetischer Feldenergie.

Hier steht es auch (ist eine *.pdf):

Ein Photon hat die Energie h*v (Plansche Konstante mal Frequenz) Ein Photon hat also um so mehr Energie, je größer die Frequenz v (je kleiner Wellenlänge).

Nun kommts: "Die oben angegebene elektromagnetische Feldenergie (W) kann als die Summe der einzelnen Photonen (-Energien) [...] angesehen werden. "

Das bedeutet: mehr Photonen, mehr Energie. Das bedeutet mehr Intensität, mehr Energie. Und wird diese vollständig absorbiert, muss diese im Absorber eine Wirkung Erzielen.

Und wieso soll das bei einem Laser anders sein? Das Metall schmilz ab einer bestimmten Strahlleistung. Sonnenlicht ist einfach nur nicht monochromatisch und ist nicht kohärent. Beides macht aber keinen Unterschied für den Energieeintrag.

[...]Eine im Fokus liegende Sonne wird in ihrem Durchmesser so viele Pixel einnehmen, wie auf 50 µm des Sensors nun mal lokalisiert sind. Es mögen noch mehr sein, wenn Beugung und Überstrahlung mit hineinspielen, in keinem Fall aber weniger.[...]

Die Abbildung auf dem Sensor ist NACH dem Brennpunkt... Es geht hier um Brennpunt, nicht die Abbildungsebene.

[...]
Dafür sind meine Thermoelemente einerseits zu wuchtig und andererseits zu schmelzempfindlich.[...]

Du glaubst doch nicht ernsthaft, dass du mit einem Handelsüblichen Hohlspiegel ein Thermoelement (egal welcher Bauart) schmelzen kannst!? Hier merke ich, dass du meine Argumentation einfach nicht begreifst, sorry. (net böse gemeint, ist halt schwierig über ein Forum solche Sachen zu diskutieren)

 

[Rudeofus]

Es exsistiert tatsächlich eine Schar von Lichtstrahlen, die uns parallel Treffen. Die Sonne ist wesentlich Größer, als die Erde. Ein Parabolspiegel nimmt nur Parallele Strahlen auf und in der Skizze aus meinem Beitrag sieht man, dass sie von einer Fläche emittiert werden müssen.

Wenn ein diffuses Flächenelement strahlt, dann verteilt sich die Strahlung in exzellenter Näherung nach dem Lambert'schen Gesetz. Somit treten nur infinitesimal wenige Lichtstrahlen exakt in eine Richtung aus. Somit treffen auch nur infinitesimal wenige Lichtstrahlen im richtigen Winkel auf deinem Spiegel ein. Da die Sonne nicht unendlich groß ist, bringt es auch nichts, den Spiegel unendlich groß zu machen.

Fazit: Du kannst zwar eine endliche Leistungsdichte auf den Brennpunkt (mathematischer Punkt ohne Ausdehnung) konzentrieren, aber keine von 0 verschiedene Leistung. Erst durch die Ausdehnung des Brennpunktes bekommst du echten Leistungsfluss.

Die Abbildung auf dem Sensor ist NACH dem Brennpunkt... Es geht hier um Brennpunt, nicht die Abbildungsebene.

Der Brennpunkt liegt in der Abbildungsebene. Da die Lichtquelle (Sonne) ausgedehnt ist, wird ihr Abbild nicht auf einen Punkt, sondern auf eine Scheibe in der Bildebene abgebildet.

Ich verstehe nicht ganz, warum du jetzt mit deinem Mikrowellenherd daherkommst, der hat mit der Frage nach der maximalen Blende wirklich überhaupt nichts zu tun, auch wenn dabei tatsächlich Photonen am Werk sind ...

 

[Mi67]

genau das isses! Ich rede über Energiewandlung. Du über Optik - ...oder so.^^

Ich darf nochmal an den Threadtitel erinnern?

Und ich habe auch deinen Denkfehler entlarvt:
Es exsistiert tatsächlich eine Schar von Lichtstrahlen, die uns parallel Treffen. Die Sonne ist wesentlich Größer, als die Erde. Ein Parabolspiegel nimmt nur Parallele Strahlen auf und in der Skizze aus meinem Beitrag sieht man, dass sie von einer Fläche emittiert werden müssen.

Nimm mal einen Manns-großen Parabolspiegel von 1 m² Oberfläche, der von der Sonne bekanntlich insgesamt 1360 Watt an Strahlungsleistung erhält. Alle Strahlen, die vom Sonnendurchmesser (1.390.000.000 Meter) abzüglich einem Meter kommen, können ja schon mal nicht parallel sein, denn sie müssten ja von einer größeren Sonnenoberfläche zu unserem Spiegel hin mehr oder weniger konvergieren. In der Flächenauswirkung bedeutet dies, dass noch eine Fraktion von 1,69*10^-18 zumindest auf die Genauigkeit des Quadratmeters beidseits parallel sind. Die in dieser Weise auf der Spiegeloberfläche auftreffende Leistung beträgt also bei bestem Sonnenschein 2,3 Femtowatt - und dabei ist der Brennpunkt immer noch nicht exakt ein Punkt, sondern eben die Abbildung von 1 m² auf eine Distanz von 150 mio km. Der gesamte Sonnenofen mit 2.800 m² Fangspiegelfläche würde in dieser Weise gigantische 6,5 Picowatt bereitstellen. Immer noch am Zweifeln, ob der Unsinnigkeit Deiner Argumentation?

Nun kommts: "Die oben angegebene elektromagnetische Feldenergie (W) kann als die Summe der einzelnen Photonen (-Energien) [...] angesehen werden. "

Und doch ist´s eine Energiewandlung von Feldenergie in Wärme. Wir sollten uns hier wirklich auf optische Strahlungsenergien beschränken, denn sonst kann ich ja auch die 6000°K auf x-beliebige andere Art erzeugen.

Und wieso soll das bei einem Laser anders sein? Das Metall schmilz ab einer bestimmten Strahlleistung. Sonnenlicht ist einfach nur nicht monochromatisch und ist nicht kohärent. Beides macht aber keinen Unterschied für den Energieeintrag.

Doch, an der Kohärenz und der geringen Strahldivergenz hängt es. Laser erzeugen ihre Energie nicht als radial abstrahlende Punkt-Lichtquelle, sondern sie erzeugen kohärentes, parallelisiertes Licht einer gewissen Strahldurchmessers. Damit ist Laserlicht geradezu ideal nachfokussierbar und erzeugt dann enorme Punktdichten, die wesentlich höher als die von Sonnenlicht sein können.

Hast Du schon mal eine Strahltaille berechnet, die bei Laserfokussierung resultiert? Wie stark lässt sich ein 5 Watt-Festkörperlaser fokussieren? Kontinuierliche Punktintensitäten in Bereichen von 100 Kilowatt/cm² sind damit durchaus möglich - wenn auch natürlich nur auf sehr kleiner Fläche. Bei gepulsten Lasern wird das Ganze dann nochmals um einige Dimensionen schärfer.

Die Abbildung auf dem Sensor ist NACH dem Brennpunkt... Es geht hier um Brennpunt, nicht die Abbildungsebene.

Lötzinn! Schau´ Dir einen beliebigen Strahlengang einer Optik an und sage mir, wo die Strahlen enger zusammenträfen, als in der Fokusebene, die exakt auf der Sensoroberfläche liegen sollte.

Du glaubst doch nicht ernsthaft, dass du mit einem Handelsüblichen Hohlspiegel ein Thermoelement (egal welcher Bauart) schmelzen kannst!? Hier merke ich, dass du meine Argumentation einfach nicht begreifst, sorry. (net böse gemeint, ist halt schwierig über ein Forum solche Sachen zu diskutieren)

Ich sprach nie von einem handelsüblichen Hohlspiegel, sondern von einem Parabolspiegel hoher numerischer Apertur. Entweder ist dessen Brennpunkt zu klein und das Thermoelement wird seine Wärme leicht wieder los, oder er ist groß genug und zerstört mir mein wichtiges Meßinstrument.

 

[Der Ori]

Somit treten nur infinitesimal wenige Lichtstrahlen exakt in eine Richtung aus. Somit treffen auch nur infinitesimal wenige Lichtstrahlen im richtigen Winkel auf deinem Spiegel ein.

Richtig.

Fazit: Du kannst zwar eine endliche Leistungsdichte auf den Brennpunkt [...] konzentrieren, aber keine von 0 verschiedene Leistung. Erst durch die Ausdehnung des Brennpunktes bekommst du echten Leistungsfluss.

Unsinn. Wenn der Punkt gegen Null geht, geht der Querschnitt gegen null. Bei gleichem Teilchendurchfluss geht der Teilchendruchfluss gegen unendlich. Leistungsfluss gibts nicht.

Der Brennpunkt liegt in der Abbildungsebene.[...]

Lötzinn! [...]

Richtig, da habe ich Unsinn verzapft. Da aber nur Parallele Strahlen eintreffen, gibt es eben nur eine Abbildung aus einem Punkt.

[...] mit der Frage nach der maximalen Blende wirklich überhaupt nichts zu tun, [...]

Ich darf nochmal an den Threadtitel erinnern?

Richtig, habe ich aber auch schon mehrmals erwähnt. Die eigentliche Frage hatte Mi67 (glaub ich) schon beantwortet. Es ging nur um die Frage, ob man mit Sonenstrahlung - geignet Optisch aufbereitet D) - ein Objekt auf Temperaturen über der der Sonnenobefläche bringen kann.

[...] Sonnendurchmesser (1.390.000.000 Meter) [...]können ja schon mal nicht parallel sein[...]

Wenn sie parallel sind, können sie nicht von der gesamten Sonnenoberfläche kommen, sondern nur von einer Fläche, die der Größe der Erde entspricht. Oder beim Spiegel eben der Fläche, die dem Spiegel entspricht. Rudeofus hatte ja schon seine bedenken dazu geäußert^^

Und doch ist´s eine Energiewandlung von Feldenergie in Wärme. Wir sollten uns hier wirklich auf optische Strahlungsenergien beschränken

Wo sieht du da den Unterschied? Wenn wir plötzlich Energiesorten wegdenken, ist mir klar, dass man sich das nicht vorstellen kann. Die Photonen müssen schon absobiert werden. Hatte ich aber erwähnt.

Doch, an der Kohärenz und der geringen Strahldivergenz hängt es.[...] erzeugt dann enorme Punktdichten, die wesentlich höher als die von Sonnenlicht sein können.

Darum nimmt man wohl auch Laser - und nicht gebündeltes sonnenlicht

[...] Parabolspiegel hoher numerischer Apertur. Entweder ist dessen Brennpunkt zu klein und das Thermoelement wird seine Wärme leicht wieder los, oder er ist groß genug und zerstört mir mein wichtiges Meßinstrument.

Es ging lediglich um die Abhängigkeit: T(Brennpunkt) ~ Spiegelfläche


Ihr seid auf meine Vermutungen nicht eingegangen. Theoretisch ist ein Brennpunkt mit V=0 möglich. Damit wäre die Temperatur der Sonnenoberfläche zu überschreiten. Deren Wellenlänge hat mit der Temperatur nichts zu tun, sondern nur die Intensität.

Mi67: erklär mir warum Kohärenz oder der Monochamtismus hier einen zusätzlichen Einfluss auf die Temperatur haben sollen.

Argumente:
(1) Mit niedrig Frequentem Licht lassen sich objekte auf höhere Temperaturen bringen, als ein Schwarzer Strahler hat, der mit dem selben Frequenzmaximum strahlt. Wie Mi67 schon schrieb, lassen sich mit Laser genügend hohe Intensitäten erreichen. --> Nur auf die Intensität kommt es an.

(2) Es gibt bereits Anlagen diese Prinzips, die extreme Temperaturen erreichen.

Und im allgmeinen: es geht nur um eine theoretische, idealisierte Betrachtung.

 

[Rudeofus]

Unsinn. Wenn der Punkt gegen Null geht, geht der Querschnitt gegen null. Bei gleichem Teilchendurchfluss geht der Teilchendruchfluss gegen unendlich.

Eben nicht. Je enger du den Winkel einschränkst, desto weniger Photonen kommen durch. Wenn du den Winkel exakt festlegst, kommen infinitesimal wenige Photonen durch, diese werden aber auch auf ein infinitesimal kleines Flächenstück geworfen. Die Leistungsdichte bleibt endlich.

Leistungsfluss gibts nicht.

Nenn's Energiefluss, ändert nichts an meiner Argumentation ...
So nebenbei: Leistungsfluss gibt's in der Energietechnik, hat aber zugegebenermaßen nichts mit dem hier relevanten optischen Thema zu tun.

Da aber nur Parallele Strahlen eintreffen, gibt es eben nur eine Abbildung aus einem Punkt.

Es sind aber infinitesimal wenige Strahlen, die perfekt parallel eintreffen, siehe lambert'scher Strahler

Wenn sie parallel sind, können sie nicht von der gesamten Sonnenoberfläche kommen, sondern nur von einer Fläche, die der Größe der Erde entspricht. Oder beim Spiegel eben der Fläche, die dem Spiegel entspricht.

Du gehst noch immer davon aus, dass eine strahlende Oberfläche das Licht nur im rechten Winkel zur Flächennormalen abstrahlt. Das ist aber nicht der Fall. Jeder Punkt auf der Sonnenoberfläche wirft sein Licht in den Halbraum außerhalb der Sonne. Wenn du hier auf Erden eine Fläche von der Sonne beleuchten lässt, kommen Photonen von der ganzen uns zugewandten Sonnenseite hin!

Ihr seid auf meine Vermutungen nicht eingegangen. Theoretisch ist ein Brennpunkt mit V=0 möglich. Damit wäre die Temperatur der Sonnenoberfläche zu überschreiten.

Eben nicht, zumindest nicht, wenn du eine von 0 verschiedene Leistung in diesen Brennpunkt einkoppeln willst.

erklär mir warum Kohärenz oder der Monochamtismus hier einen zusätzlichen Einfluss auf die Temperatur haben sollen.

Das entscheidende am Laserlicht ist, dass du extrem hohe Leistungsdichten als hochparalleles bzw. von einem Punkt divergentes Strahlenbündel erhältst. Sowas hast du bei einer leuchtenden Fläche nicht. Aus diesem Grund kannst du Laserlicht hervorragend bündeln und surreale Leistungsdichten bekommen. Dabei spielt die Wellenlänge des Lichtes nur insoferne eine Rolle, als man langwelliges Licht nicht so eng bündeln kann wie kurzwelliges und dass der Absorptionskoeffizient der meisten Materialien abhängig von der Wellenlänge ist.

(1) Mit niedrig Frequentem Licht lassen sich objekte auf höhere Temperaturen bringen, als ein Schwarzer Strahler hat, der mit dem selben Frequenzmaximum strahlt. Wie Mi67 schon schrieb, lassen sich mit Laser genügend hohe Intensitäten erreichen. --> Nur auf die Intensität kommt es an.

Keiner unserer idealisierten optischen Aufbauten verändert das Spektrum des Lichtes. Unsere Argumentation geht ja auch in die Richtung, dass du mit optischen Methoden die Leuchtkraft eine Fläche nicht übertreffen kannst. Ja, du kannst mit Lasern beliebig hohe Temperaturen erreichen, aber das ist eben eine Spezialität von Laserlicht, die du mit Sonnenspiegeln nicht reproduzieren kannst.

(2) Es gibt bereits Anlagen diese Prinzips, die extreme Temperaturen erreichen.

Extreme Temperaturen, aber eben nicht die volle Temperatur der Sonnenoberfläche. Nur weil du mit einem simplen Gerät 90% Wirkungsgrad erreichst, heißt das nicht, dass auch 110% möglich sind, wenn man sich nur anstrengt.

 

[Mi67]

Unsinn. Wenn der Punkt gegen Null geht, geht der Querschnitt gegen null. Bei gleichem Teilchendurchfluss geht der Teilchendruchfluss gegen unendlich. Leistungsfluss gibts nicht.

Wo kein Teilchen (aka: Photon), da kein Durchfluss. Dein Parabolspiegel mit Restriktion auf einen infinitesimal kleinen Fokuspunkt wird keine Leistungsdichte konzentrieren konnen, denn wo keine Leistung, da keine Konzentration.

Richtig, habe ich aber auch schon mehrmals erwähnt. Die eigentliche Frage hatte Mi67 (glaub ich) schon beantwortet. Es ging nur um die Frage, ob man mit Sonenstrahlung - geignet Optisch aufbereitet D) - ein Objekt auf Temperaturen über der der Sonnenobefläche bringen kann.

Und genau hierzu hast nicht nur Du keine Lösung formulieren können, sondern ganze Horden von Leuten haben sich hierüber bereits erfolglos den Kopf zerbrochen.

Wenn sie parallel sind, können sie nicht von der gesamten Sonnenoberfläche kommen, sondern nur von einer Fläche, die der Größe der Erde entspricht. Oder beim Spiegel eben der Fläche, die dem Spiegel entspricht.

Jepp, und was dabei noch übrig bleibt, hatten wir ja bereits behandelt.

Wo sieht du da den Unterschied? Wenn wir plötzlich Energiesorten wegdenken, ist mir klar, dass man sich das nicht vorstellen kann. Die Photonen müssen schon absobiert werden. Hatte ich aber erwähnt.

Jetzt ziehst Du Dich aber unelegant aus der Affaire. Die Energiewandlung war ja bereits längst übers Parkett gestrolcht:
https://www.dslr-forum.de/showpost.php?p=6148496&postcount=37
Mit einer simplen Solarzelle und elektrischer Energiespeicherung bzw. mit ihrer Freisetzung auf kleinstem Raum und unter Unterbindung einer Energieabstrahlung ist dies natürlich ein leichtes.

Darum nimmt man wohl auch Laser - und nicht gebündeltes sonnenlicht

Ganz unsere Rede!

Es ging lediglich um die Abhängigkeit: T(Brennpunkt) ~ Spiegelfläche

Die Temperatur an der Spiegelfläche interessiert niemanden.

Ihr seid auf meine Vermutungen nicht eingegangen. Theoretisch ist ein Brennpunkt mit V=0 möglich. Damit wäre die Temperatur der Sonnenoberfläche zu überschreiten. Deren Wellenlänge hat mit der Temperatur nichts zu tun, sondern nur die Intensität.

Und woher nehmen, wenn nicht irgendwoher stehlen? Klar kann ich mit einem Laser mehr lokalen Lichtfluß erzeugen, als dies mit gebündeltem Sonnenlicht möglich wäre. Auch könnte ich diesen Laser mit Solarstrom betreiben - und tue das vielleicht bereits zu einem gewissen Teil. Dies war aber nie Gegenstand einer kontroversen Diskussion.

Mi67: erklär mir warum Kohärenz oder der Monochamtismus hier einen zusätzlichen Einfluss auf die Temperatur haben sollen.

Warum sollte ich das? Sie sind nicht entscheidend zum Erreichen der Temperatur, sondern Eigenschaften des LASER-Prinzips.

Argumente:
(1) Mit niedrig Frequentem Licht lassen sich objekte auf höhere Temperaturen bringen, als ein Schwarzer Strahler hat, der mit dem selben Frequenzmaximum strahlt. Wie Mi67 schon schrieb, lassen sich mit Laser genügend hohe Intensitäten erreichen. --> Nur auf die Intensität kommt es an.

(2) Es gibt bereits Anlagen diese Prinzips, die extreme Temperaturen erreichen.

In diesen Punkten hat niemals irgendwer in diesem Thread widersprochen. Es geht nur nicht mit Sonnenlicht selbst.

Und im allgmeinen: es geht nur um eine theoretische, idealisierte Betrachtung.

Richte Deinen ultimativ exakten giganto-Parabolspiegel auf so etwas wie Bellatrix im Orion, erlaube zumindest eine Minimalöffnung, die den Eintrittswinkel dieses Sterns aufnimmt und auf der Abbildungsseite eine NA > 0,5 hat, erzeuge dann ein Seeing, welches die Erde von ihrer Oberfläche aus vermutlich noch nie gesehen hatte, erfinde einen Mechanismus, der die Beugungseffekte unterbindet - und Du wirst im recht kleinen Brennpunkt die Temperatur der Sonne locker überschreiten.

 

[Der Ori]

Du gehst noch immer davon aus, dass eine strahlende Oberfläche das Licht nur im rechten Winkel zur Flächennormalen abstrahlt. Das ist aber nicht der Fall. Jeder Punkt auf der Sonnenoberfläche wirft sein Licht in den Halbraum außerhalb der Sonne. Wenn du hier auf Erden eine Fläche von der Sonne beleuchten lässt, kommen Photonen von der ganzen uns zugewandten Sonnenseite hin!

Tu ich nicht und ich habe es selbst schon erklärt. Wenn du auf jedem Flächenpunkt Licht in alle Richtungen strahlast immer einer dabei, der zum Nachbarpunkt parallel ist. Aber: wie du schon geschrieben hast: es ist nur eine infinit kleine Menge.

Bei der Engeriedichte gehst du wohl auf den Leiterquerschnitt ein. Das braucht ma naber bei der Optik nicht. Oder ich versteh nicht so ganz deine Argumentation.

Keiner unserer idealisierten optischen Aufbauten verändert das Spektrum des Lichtes. Unsere Argumentation geht ja auch in die Richtung, dass du mit optischen Methoden die Leuchtkraft eine Fläche nicht übertreffen kannst.

Ich will es ja auch nicht ändern. Ich will nur die Oberflächentemperatur des Emitters übertreffen

[...]Nur weil du mit einem simplen Gerät 90% Wirkungsgrad erreichst, heißt das nicht, dass auch 110% möglich sind, wenn man sich nur anstrengt.

Das ist ja genau die Frage. vieleicht ist der Wirkungsgrad aber bei 20% und mit der Überschreitung liegt dieser dann bei 40%. Wie gesagt: die Strahlungsenergie kann größer sein, als die thermische Energie.

sondern ganze Horden von Leuten haben sich hierüber bereits erfolglos den Kopf zerbrochen.

Dann gibts dazu sicher auch eine ganze Horde Literatur, die du jetzt zitierst?

Jetzt ziehst Du Dich aber unelegant aus der Affaire.[...]

Vergiss doch mal deine dämliche Solarzelle mir gehts einfach darum, dass ein Photon absorbiert wird (z.B. in einem Metall - es ist UNDURCHSICHTIG).

Die Temperatur an der Spiegelfläche interessiert niemanden.

Also wie oft soll ich nu noch erklären, dass es nicht um die Temperatur auf den Spiegel geht, sondern um die Temperatur im Brennpunkt, falls dort ein Absorber ist? Meine Güte... Je größer die Spiegelfläche, um so größer die Temperatur im Brennfleck. '~' sollte ein Proportionalitätszeichen sein.

Warum sollte ich das?

Meine Aussage war: Lichtintensität erhöht die Temperatur (im Brennfleck). Deine Aussage: Ja, aber nur mit Laserlicht, weil es kohärent und monochromatisch ist.
Und ich Frage warum?


Eure Betrachtung zur Energiefluss sind auch irrelevant. Ich jage eine bestimmte Anzahl von Potonen auf einen Punkt in dem Sie absorbiert werden. Da findet nunmal Energieübertragung statt. Jedes Photon mehr, das pro Zieteinheit eintrifft, erhöht die Energiedichte. Die Energie verschwindet numal nicht.


Nijaa... es hat hier wirklich nichts mehr mit der ursprünglichen Frage zu tun. Ich werde jetzt da nichts mehr dazu beitragen, es sei denn es handelt sich um vernüftige Quellen.

Von prinzip her ist es aber eine interessante diskussion und ich habe viel dazugelernt (auch wenn ihr es jetzt net glaubt ).

 

[Rudeofus]

Eure Betrachtung zur Energiefluss sind auch irrelevant. Ich jage eine bestimmte Anzahl von Potonen auf einen Punkt in dem Sie absorbiert werden. Da findet nunmal Energieübertragung statt. Jedes Photon mehr, das pro Zieteinheit eintrifft, erhöht die Energiedichte. Die Energie verschwindet numal nicht.

Genau, und gleichzeitig beginnt der Absorber aufgrund seiner steigenden Temperatur, immer mehr Photonen wieder zurück in die Landschaft zu strahlen, wie sich das für einen anständigen schwarzen Körper eben gehört. Und genau da geht die Energie zwar nicht verloren, nur der Absorber hält sie nicht mehr als Wärmeenergie.

Somit haben wir zwei Limitationen: du kannst das Licht einer diffus leuchtenden Fläche auf optischem Wege nicht konzentrieren, und je heißer ein Flächenstück ist, desto strahl.

Bei der Engeriedichte gehst du wohl auf den Leiterquerschnitt ein. Das braucht ma naber bei der Optik nicht. Oder ich versteh nicht so ganz deine Argumentation.

Nein, damit meine ich, dass du in den Brennpunkt deiner Spiegelkonstruktion einen flächigen Absorber legst. Auf jedes infinitesimale Flächenelement des Absorbers fällt jetzt eine infinitesimale Leistung. Die Leistungsdichte im Brennfleck ist maximal so hoch wie die Leistungsdichte, die von der Sonnenoberfläche abgestrahlt wird.

Je stärker du jetzt alle nichtparallelen Strahlen zu deinem Spiegel wegfilterst, desto kleiner wird der Brennfleck, die Leistungsdichte im Brennfleck bleibt aber gleich. Je größer du den Spiegel machst, desto größer kannst du den Brennfleck machen, aber eben nicht heißer als die Sonnenoberfläche.

 

[Mi67]

Dann gibts dazu sicher auch eine ganze Horde Literatur, die du jetzt zitierst?

Warum sollte ich jetzt wühlen gehen? Rudeofus und ich haben Begründung samt Berechnungen und Simulation geliefert. Technische Anlagen bestätigen dies. Ich habe besseres zu tun, als Dir den Unfug auszutreiben, indem ich irgendwelche Literatur suche, die Du dann doch nicht akzeptieren oder vestehen willst.

Vergiss doch mal deine dämliche Solarzelle mir gehts einfach darum, dass ein Photon absorbiert wird (z.B. in einem Metall - es ist UNDURCHSICHTIG).

Wenn Du doch auf dem Punkt bleibst, dass die Energie optisch angeliefert werden soll, dann bleibt es bei den seit langem ausdiskutierten Verhältnissen.

Also wie oft soll ich nu noch erklären, dass es nicht um die Temperatur auf den Spiegel geht, sondern um die Temperatur im Brennpunkt, falls dort ein Absorber ist? Meine Güte... Je größer die Spiegelfläche, um so größer die Temperatur im Brennfleck. '~' sollte ein Proportionalitätszeichen sein.

Ab NA = 1 kannst Du die Spiegelfläche nur noch dadurch erhöhen, dass gleichzeitig auch die Brennweite ansteigt. Damit vergrößert sich das Abbild des Strahlers und die Punktintensitäten wie auch die in einem Punkt des immer größer werdenden Brennflecks erzielbaren Temperaturen bleiben konstant. Insofern stimmt die Proportionalität "Temperatur im Brennfleck ~ Spiegelfläche" ebenfalls nicht. Vielmehr ist zutreffend: "Photonenfluss im Brennfleck ~ NA²" der absolute Spiegeldurchmeser spielt oberhalb einer Größe, die durch die Beugung determiniert wird, keine Rolle mehr.

Der Brennpunkt eines optischen Systems ist ein geometrischer Punkt der Ausdehnung 0. Licht, welches diesen Punkt treffen soll, kommt aus dem Raumwinkel 0 (oder einem anderen Raumwinkel mit der Toleranz 0). Jede reale Abbildung, Projektion, Lichtkonzentration muss von einem gewissen Öffnungsverhältnis ausgehen. Wenn ein solches existiert, gibt es auch die dazugehörige NA. Auf der projezierten Seite gibt es dann wiederum eine NA, deren Quadrat dem "Konzentrationsfaktor" proportional ist.

Meine Aussage war: Lichtintensität erhöht die Temperatur (im Brennfleck). Deine Aussage: Ja, aber nur mit Laserlicht, weil es kohärent und monochromatisch ist.
Und ich Frage warum?

In Beitrag #92 kommst Du und verschwurbelst die Monochromizität und Kohärenz von Lasern versus Sonnenlicht in die Betrachtung.

In Antwort #94 sage ich Dir, "an der Kohärenz und der geringen Strahldivergenz liegt es ... (dass) Laserlicht geradezu ideal nachfokussierbar (ist) ...".

In #95 fragst Du mich, warum Kohärenz und Monochromatismus einen Einfluss auf die Temperatur haben sollten.

In #96 und #97 bekommst Du von Rudeofus und mir die Erklärungen, dass Parallelität für die Fokussierbarkeit, Kohärenz für das LASER-Prinzip als solches wichtig sind.

Nun behauptest Du, ich wäre es, der Monochromizität für erforderlich hielte? Das nenne ich mal eine verdrehte Aussagenzuweisung.

Eure Betrachtung zur Energiefluss sind auch irrelevant. Ich jage eine bestimmte Anzahl von Potonen auf einen Punkt in dem Sie absorbiert werden. Da findet nunmal Energieübertragung statt. Jedes Photon mehr, das pro Zieteinheit eintrifft, erhöht die Energiedichte. Die Energie verschwindet numal nicht.

Wie gedenkst Du das Abstrahlen des sich immer weiter aufheizenden, absorbierenden Körpers zu unterbinden?

Nijaa... es hat hier wirklich nichts mehr mit der ursprünglichen Frage zu tun. Ich werde jetzt da nichts mehr dazu beitragen, es sei denn es handelt sich um vernüftige Quellen.

Solcherlei Nettigkeit widerfährt mir hier nur selten. Darf ich nunmehr verstehen, dass meine (und Rudeofus´) Darlegungen unvernünftig seien?

Von prinzip her ist es aber eine interessante diskussion und ich habe viel dazugelernt (auch wenn ihr es jetzt net glaubt ).

Ich sehe es ja im Prinzip ebenso, andernfalls hätte ich hier sicherlich nicht so viel geschrieben. Nur: stell´ Dich doch bitte nicht gar so sperrig. Wenn ich Böcke schiesse - und ja, das tue ich - dann stehe ich dazu, korrigiere, mache meinen Bock geradezu plakativ kenntlich, so auch in diesem Thread. Dies ist wichtig, da nur so ein langfristiges Vertrauen seitens der geneigten stillen Mitleser erzeugt werden kann. Wenn hier der Eindruck durchgeprügelt werden sollte, dass ich versuchen würde, wider besseren Wissens meinen Unfug als Wahrheit zu verkaufen, dann wäre mein (hoffentlich halbwegs positiver) Ruf schnell ruiniert. Besser, ich irre mich dort wo ich es getan habe, mache dies kenntlich und darf weiterhin in den verbleibenden Beiträgen halbwegs als Referenz dienen.