Wie viele Photonen sendet eine normale Zimmerlampe pro Sekunde aus (kann man das berechnen)?

7 Antworten

Das ist leicht abzuschätzen, ungefähr jedenfalls. Je Watt Leistung strahlt die Lampe pro Sekunde 1 Joule Energie ab. Ob das eine alte Glühbirne mit 3% Wirkungsgrad ist oder eine neue LED-Birne mit etwas besserem Wirkungsgrad, spielt dafür keine sehr große Rolle, denn die abgestrahlte Verlustwärme besteht ebenso aus Photonen wie das sichtbare Licht, nur eben dem je Teilchen etwas energieärmeren Infrarot.

Wieviel Joule ein Photon hat, das hängt von seiner Wellenlänge ab. Bei sichtbarem Licht sind es um die 10^-19 Joule, bei Infrarot um die 10^-20 Joule.

https://de.wikipedia.org/wiki/Elektromagnetisches_Spektrum

Da die Lampe den größten Teil ihrer Leistung als Wärme abstrahlt, kann man sagen: Pro Watt sendet sie etwa 10^20 Photonen aus. Bei einer extrem effizienten Lampe sind es tendenziell etwas weniger Photonen pro Watt (mehr in Richtung 10^19), weil der Anteil der sichtbaren Photonen größer ist.

Für eine genauere Rechnung mußt du das Spektrum der Lampe haben, d.h., die Funktion, die angibt, wieviel von jeder Wellenlänge in dem Licht der Lampe enthalten ist. Diese Funktion multipliziert mit der Energie je Photon bei der btr. Wellenlänge (Plancksches Wirkungsquantum mal Lichtgeschwindigkeit geteilt durch die Wellenlänge), und davon das Integral über die Wellenlängen, ergibt eine genauere Anzahl der ausgesendeten Photonen.

wenn man die glühlampe als idealen schwarzkörper strahler annimmt der dem Planckschen strahlungsgesetz gehorcht (was in sehr guter näherung stimmt) und man annimmt dass die gesamte leistung in form von strahlung abgegeben wird (was in sehr guter näherung stimmt) und man über das gesamte spektrum integriert und man weiters annimmt dass ich mich nicht verrechnet habe (was möglicherweise nicht stimmt), dann kommt man auf ca.

P/(k*T) * 3.8*10^22 photonen pro sekunde, wobei P die leistung der glühbirne, T die temperatur und k die Boltzmann konstante sind.

für typische werte (P= 60 Watt, T=2700 Kelvin) kommt man dann auf ca. 10^20, was dem wert entspricht den auch andere hier schon abgeschätzt haben. 

ich möchte aber hier noch dazu sagen, dass eine beschreibung von licht als photonen in so einem fall komplett sinnlos ist, und hier die klassische beschreibung von licht als elektormagnetische welle viel besser ist.

und natürlich sollte es lauten

P/(k*T) * 0.37

(ich habe vorher die Boltzmann konstante schon in den numerischen faktor reingezogen gehabt, und dann war sie natürlich doppelt in der gleichung, und vertippt habe ich mich auch noch)

0

Pi mal Daumen:

~10^20 im sichtbaren Bereich des Lichtspektrums

~1000 mal soviel, wenn du thermische Strahlung und alles darunter mitrechnest.

E=hf

f=5·10^14Hz

h=6,626070040 · 10^−34

(100W Lampe)

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