Wie kann ich mit meinem Handy die Flimmerfrequenz einer Lichtquelle messen?

Ich habe eine Hue-Lampe und möchte die Flimmerfrequenz (aufgrund der PWM) ohne ein teures Photometer messen.

Ist es möglich, dass mit einem Bild zu berechnen, indem man die Balken vom Rolling-Shutter-Effekt zählt?

Ich habe bereits einige Informationen gesammelt:

  • Aufgenommen mit einem Samsung Galaxy S23, dass einen Isocell GW3-Bildsensor hat.
  • Sensorfläche 8.160x6.144 Pixel à 1 µm
  • 27 FPS @ 50 MP (aber ich denke, dass ist irrelevant für die Bildaufnahme)
  • Verschlusstyp: Elektronischer Rolling-Shutter und globaler Reset

GRR (Global Reset Release Shutter)- Diagramm - https://docs.baslerweb.com/electronic-shutter-types

Theoretisch sollte es doch zusammen mit der angegebenen Belichtungszeit (ich glaube, es waren hier 1/12000s) und der Information darüber, wie schnell der Sensor die einzelnen Reihen liest, möglich sein, die Frequenz mit dem Bild zu bestimmen, oder?

Leider finde ich den temporalen Versatz tRow [µs] für diesen Sensor nirgendwo.



PS: Ich bin etwas verwirrt, wie ein Rolling- und globaler Reset-Verschluss ein solches Bild erzeugen könnte. Sollten die schwarzen Balken nicht einen Helligkeitsgradienten haben und nicht komplett schwarz sein? Das sieht eher nach einem klassischen Rolling-Shutter-Effekt aus.

Oder aktiviert das S23 beim rolling shutter den global reset Modus nur mit Blitz? - Schon gelöst: Ja.

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Warum erzeugen die Freiheitsgrade Vibration & Rotation eigentlich keine Erwärmung?

Temperatur ist eine thermodynamische Größe die alleine durch translation erzeugt wird.

Jetzt könnte man natürlich hinterfragen, wie dann eine Mikrowelle, die Energie in ein System pumpt welche dann anfangs als Rotation der Wassermoleküle gespeichert wird zu einer Temperaturerhöhung führt... das liegt daran, dass diese Energie schnell auf alle andere Freiheitsgrade verteilt wird - eben auch Translation (was bei Festkörpern eher ein wackeln um einen festen Punkt ist [jedoch nicht dasselbe wie der Vibrationsfreiheitsgrad]).

Nun Frage ich mich aber ganz allgemein, warum führt bloß Translation zu einer Erwärmung des Körpers? Rotation & Vibration sind doch ebenso Arten von Bewegungen und besitzen kinetische Energie - diese Bewegungen sind doch aller höchstens nicht ganz so umfangreich wie die Translationsbewegung aber deshalb tragen sie gar nicht zur Temperatur bei?? Klar, die dortige Energie wird immer wieder in Translation umverteilt etc., aber nehmen wir doch einfach für einen Moment an, dass es keine Translation gibt, nur Rotation und Vibration.

Warum müssen sich Molekül als ganzes (Translation ) für Erwärmung bewegen?

Man sieht auch anhand dieses Diagramms, dass die Wärmekapazität erst mit Rotation und Vibration steigt, eben weil die dortige gespeicherte Energie nicht zur Temperaturerhöhung führt und entsprechend mehr Energie rein muss um T weiter zu erhöhen:

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Wie funkieren Infrarot Filter durch Absorption?

Wenn IR Strahlung durch die Moleküle in einem solchen Filter absorbiert wurde, dann wird die Energie in Thermische Energie umgewandelt. Gleichzeitig wird im thermischen Gleichgewicht nun Schwarzkörperstrahlung abgegeben, die größtenteils bei Raumtemperatur im IR Bereich liegt.

Wie also kann zB. ein IR Absorptionsfilter in einer Brille das Auge schützen, wenn der Filter die IR Strahlung direkt wieder selber emittiert?

Praktisch kann ich mir bloß vorstellen, dass die Thermische Energie statt durch Wärmestrahlung schneller durch Konvektion und Wärmeleitung in die umgebende Luft abgegeben wird.

Follow up Frage:

Generell hinterfrage ich momentan auch den Unterschied zwischen Absorbern und Reflektoren auf der Wechselwirkungsebene zwischen Licht und Materie:

  • Ein Absorber kann durch seine spezifischen Eigenschaften Photonen bestimmter Energien absorbieren, was zu einem zu Temperaturerhöhung führt (Translation, Rotation, Vibration) und bei Passender Energie zu angeregten Elektronenzuständen. Die thermische Energie wird durch schwarzkörperstrahlung abgegeben, die angeregten Elektronenzustände fallen wieder zurück und emittieren ein Photon mit gleicher Energie?
  • Bei einem Reflektor bin ich mir noch unsicherer, manche behaupten, dass ein Reflektor direkt so absorbiert, dass nichts in thermische Energie umgewandelt wird, sondern direkt ein Elektron angeregt wird und durch das sofortige zurückfallen ein Photon mit gleicher Energie emittiert wird (zum Beispiel durch verbotene energiezustände im Energieband von Kristallstrukturen). Doch das erklärt beispielsweise nicht, warum beim zurückfallen in den Grundzustand ein Photon in die Richtung emittiert wird, die dem Reflektionsgesetz folgt. Andere behaupten, dass bei Betrachtung von reflektionserscheinungen besser die Wellenvorstellung benutzt werden sollte und beim reflektieren nichts absorbiert und wieder emittiert wird, in dem Sinne wäre ein Absorber ja eigentlich dann auch bloß ein Reflektor.
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Kann es zwischen zwei hintereinander angeordneten Licht Filtern (durch Reflektion) zu inteferenzen im Zwischenraum kommen?

Ich übernehme hier eine Skizze meiner letzten Frage:

Licht der ausgedachten Intensität 1 wird durch zwei hintereinander angeordneten filtern betrachtet, die jeweils 50% zurückwerfen.

Es zeigt sich, im Extremfall der puren Reflekion kommt bei kontinuierlicher Einstrahlung die Summe der Intensitäten der unendlichen, konvergierenden geometrischen Reihe I_gefiltert = 0,25 + 0,0625 + ... = 0,25/(1-0,25) = 33,33% am Auge an.

Bei purer Absorption kommt 0,5*0,5 = 25% durch, also ein wenig besser. In der Realität wird der Wert also irgendwo dazwischen liegen, hier geht es mir nur um den Effekt von extremfällen der Interferenz im zwischenraum der Filter und den Outcome bzw. wie sich das im schlimmsten Fall (höchster theoretischer Transmissionswert (%)) auf der Augenseite auswirkt.

Kann es passieren, dass es zwischen den Filtern zu konstruktiven und/ oder destruktiven Inteferenzen kommt? Wenn ja, wäre ich sehr dankbar wenn mir jemand berechnen könnte bei welchem theoretischen Extremfall die höchste Transmission zum Auge in diesem System besteht - gibt es einen Fall, der sogar mehr durchlässt wenn man Zwei Filter dieser Anordnung verwendet statt nur Einen, oder einen Fall, der gerade wieder so viel durchlässt, dass ein 2. Filter obsolet wird weil durch diese Anordnung mit 2 Filtern reflektierende Gegebenheiten + Interferenzen ein sehr ungünstiges Ergebnis entsteht?

(Meine Sonnenbrille hat zwei hintereinander angeordnete Lichtfilter, die jeweils zwischen 400-455nm einen gewissen Anteil zurückwerfen, wäre natürlich blöd, wenn an meinem Auge am Ende sogar mehr Intensität ankommt oder gerade wieder so viel, dass ein Filter nutzlos wird).

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