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Messung von Licht und Strahlung

Licht und Strahlung

Das Licht einer Glühlampe wird oft als der vom menschlichen Auge sichtbare Teil der elektromagnetischen Strahlung definiert. Dieser sichtbare Bereich ist jedoch nur ein kleiner Ausschnitt aus dem gesamten elektromagnetischen Spektrum und ist nicht das Kriterium für das Vorhandensein von elektromagnetischer Strahlung. Die angrenzenden Bereiche, das Gebiet der Infrarot (IR)-, der Ultraviolett- (UV) bis zur Röntgen-Strahlung, werden oft auch als Infrarot- bzw. UV-Licht bezeichnet. Nicht nur bei der Bezeichnung von Licht und Strahlung, sondern auch bei deren Messung sind die Übergänge oft fließend. Aus physikalischer Sicht ist der Unterschied zwischen einem Lichtsensor und einem Wärmestrahlungssensor, der die Temperatur mittels Infrarotstrahlungsmessung erfasst, nur gering.

Das für den Menschen sichtbare, optische Spektrum, erstreckt sich über einen Bereich von 380 - 780 nm. Je nach Wellenlänge werden bestimmte Farbbereiche, von Violett (ca. 400 nm) bis Rot (ca. 750 nm), wahrgenommen. Die Wellenlänge λ und Frequenz f des Lichtes sind über die Lichtgeschwindigkeit c miteinander verknüpft (c=λ·f). Der Helligkeitseindruck des Lichtes dagegen entsteht durch die Intensität der Strahlung.

Ganz allgemein kann man sagen, dass Lichtsensoren auffallende Lichtstrahlung in ein elektrisches Signal umwandeln. Im Zusammenhang mit der Detektion von Licht muss zunächst der photoelektrische Effekt (Photoeffekt) betrachtet werden. Hierbei unterscheidet man zwischen dem inneren und äußeren Photoeffekt. Bei beiden Effekten wird aus einem bestimmten Material ein Elektron durch elektromagnetische Bestrahlung aus seiner Bindung herausgelöst. Verlässt dieses Elektron das Atom bzw. den Festkörper, so handelt es sich um den äußeren Photoeffekt. Wird das Elektron jedoch im Atom bzw. Festkörper in einen anderen Energiezustand gebracht, so handelt es sich um den inneren Photoeffekt. Je mehr Photonen auf den Festkörper auftreffen, desto mehr Elektronen werden aus der Bindung gelöst. Die Photonen müssen eine bestimmte Wellenlänge haben, um diesen Effekt zu erreichen.

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