Wie erzeugt sichtbares Licht Wärme?

Bei gleicher Intensität bzw. gleicher Leistungsdichte sollte das Heizpotential aller drei LEDs gleich sein, da sich alle von den LEDs abgestrahlte Energie irgendwann in Wärme umwandelt - es kommt nur darauf an, wo das von den LEDs abgestrahlte Licht absorbiert wird .

Es gibt kein universelles Gesetz, das besagt, dass die Absorption für Infrarotlicht größer sein sollte als die Absorption für sichtbares Licht, daher hängt das Ergebnis von Experimenten wie Ihrem von den Absorptionskoeffizienten bestrahlter Objekte in Bezug auf bestimmte Wellenlängen ab.

Als Beispiel zeigen die folgenden Diagramme (von dieser Seite kopiert ) das Absorptionskoeffizientenspektrum für verschiedene Hautkomponenten.

Wir können sehen, dass der Absorptionskoeffizient von Wasser mit der Wellenlänge zunimmt, während der Absorptionskoeffizient von Melanin abnimmt.

Was Sie also im Labor beobachtet haben, sagt vielleicht etwas über die Lichtabsorptionseigenschaften der von Ihnen getesteten Objekte aus, ist aber kein Hinweis darauf, dass Licht mit einer längeren Wellenlänge mehr Wärme erzeugt.

Hier ist viel los.

Erstens sind einzelne Photonen sehr kleine Energiepakete. Sichtbares Licht liegt in der Wellenlängenumgebung von 500 nm.

https://en.wikipedia.org/wiki/Visible_spectrum

Und jedes sichtbare Lichtphoton hat Energie$E=h \nu$in der Nachbarschaft von$3 \cdot 10^{-19}$Joule. Damit Sie also die Wärme von sichtbarem Licht spüren können, muss eine sehr große Anzahl von Photonen pro Sekunde vorhanden sein. Kürzere Wellenlänge bedeutet höhere Frequenz und höhere Energie pro Photon.

Die Anzahl der Photonen pro Sekunde hängt von den Details der Lichtquelle ab. Und verschiedenfarbige LEDs könnten sehr leicht sehr unterschiedlich in ihrer Effizienz sein.

Außerdem könnten sie intern unterschiedliche Wärmemengen erzeugen, sodass Sie bei Ihrem Experiment darauf achten müssen, dass Sie beispielsweise nicht durch erhitzte Luft um die LED herum kontaminiert werden. Ich gehe davon aus, dass Sie in dieser Hinsicht sehr vorsichtig waren.

Als nächstes haben Sie die Effizienz, das Licht zu absorbieren. Wenn beispielsweise rotes Licht auf rotes Papier fällt (um einen Extremfall zur Veranschaulichung zu machen), wird viel von diesem Licht einfach reflektiert. Blaues Licht, das auf dasselbe Papier fällt, wird tendenziell stärker absorbiert. Der Anteil des absorbierten Lichts ist schwierig zu bestimmen. Sie müssten die Gesamtmenge und die absorbierte Menge messen. Oder das Absorbierte und das Reflektierte. Oder im Idealfall alle drei. Unterschiedliche Materialien absorbieren unterschiedliche Wellenlängen definitiv unterschiedlich.

Wenn Sie das alles zusammenfassen, erhalten Sie ein sehr kompliziertes Bild, wenn Sie versuchen, herauszufinden, welche LED mehr Lichtenergie abgibt und welche ein bestimmtes Ziel mehr erwärmt.

Infrarot wird mit Wärme in Verbindung gebracht. Dies hat einige Aspekte.

Wenn ein Objekt glühend heiß ist, wie z. B. das Element auf einem Elektroherd, neigt es dazu, viele Photonen im nahen Infrarot auszusenden. Wenn Sie eine Kamera bekommen, die in Infrarot "sehen" kann, kann sie in einigen Fällen sehen, wenn die Menge an sichtbarem Licht extrem niedrig ist. So funktionieren einige Arten von Nachtsichtbrillen. Wenn Sie solche Dinge verwenden, erscheinen warme Objekte tendenziell viel heller als kalte Objekte. Infrarot wird also mit Wärme in Verbindung gebracht.

Zusätzlich gibt es eine sogenannte Wärmelampe. Dies ist ein Gerät, das eine relativ geringe Leistung im sichtbaren Licht, aber eine hohe Leistung im nahen Infrarot hat. Und normalerweise hat es ein punktförmiges Profil, um das Licht zu konzentrieren. Sie sehen solche Dinge in einigen Restaurants, um das Essen zwischen dem Zeitpunkt, an dem der Koch es auf die Theke stellt, und dem Kellner, der es zum Servieren nimmt, warm zu halten. Dies geschieht mehr, weil das Licht nicht unangenehm anzusehen ist, wie es ein sehr helles sichtbares Licht sein könnte.