Ist ein blauer Laserpointer dunkler als ein roter bei gleicher Eingabeleistung?

[Cordess]

Es heißt ja, daß blaues Licht energiereicher ist als rotes Licht und das die Wellenlänge kürzer ist.

Wenn wir nun jeweils eine elektrische Leistung von 2 W in einen idealen Laserpointer mit blauem Licht und einem mit rotem Licht einspeisen, erscheint der rote Laserpointer dann auf einer weißen Tafel heller als der blaue?
Immerhin muß die 2 W Leistung AFAIK beim blauen Laser ja konzentierter für die kürzere Wellenlänge und Elektromagnetische Frequenz verwendet werden, so daß ich mir vorstellen kann, das daher die Helligkeit gegenüber dem Laserpointer mit rotem Licht nachläßt, denn dessen Wellenlänge ist ja länger und Frequenz kleiner, womit ja mehr Energie für die reine Lichtleistung übrig bleiben müßte, während diese beim blauen Laser für die höhere Frequenz verschwendet wird.
Ist das so richtig?

Zu beachten ist hier:
Die Frage bezieht sich hauptsächlich auf die Leistung die von außen in den Laserpointer eingebracht wird und nicht auf die Leistung mit der das eigentliche Licht dann am Ende ausgestrahlt wird.


PS:
In dieser Frage gehen wir von idealen Materialien und Bauteilen aus.
D.h. die weiße Wand reflektriert für die Lichtstrommessung in Lumen sowohl blaues als auch rotes Licht gleich stark.
Auch wird der Lichtstrom mit einem technischen Gerät gemessen.
D.h. der Faktor, daß das menschliche Auge grünes Licht besser wahrnimmt als rotes oder blaues ist hier auszuschließen.

[Bynaus]

Ja, aber.

Die Helligkeitsempfindung hängt beim Menschen allerdings auch von der Farbe ab. Ein Grüner Laserpointer mit gleicher Strahlungsleistung wird als heller wahrgenommen als ein Roter. Dies liegt daran, dass die Sonne im grünen Bereich am hellsten strahlt, so dass unsere Augen für diese Wellenlängen am empfindlichsten sind.

[Agent Scullie]

Es heißt ja, daß blaues Licht energiereicher ist als rotes Licht und das die Wellenlänge kürzer ist.

Wenn wir nun jeweils eine elektrische Leistung von 2 W in einen idealen Laserpointer mit blauem Licht und einem mit rotem Licht einspeisen, erscheint der rote Laserpointer dann auf einer weißen Tafel heller als der blaue?
Immerhin muß die 2 W Leistung AFAIK beim blauen Laser ja konzentierter für die kürzere Wellenlänge und Elektromagnetische Frequenz verwendet werden, so daß ich mir vorstellen kann, das daher die Helligkeit gegenüber dem Laserpointer mit rotem Licht nachläßt, denn dessen Wellenlänge ist ja länger und Frequenz kleiner, womit ja mehr Energie für die reine Lichtleistung übrig bleiben müßte, während diese beim blauen Laser für die höhere Frequenz verschwendet wird.

äh.... eine Unterscheidung zwischen "Energie für die reine Lichtleistung" und "Energie für die höhere Frequenz", wie sie dir hier vorschwebt, ergibt keinen Sinn. Licht hat nur eine einzige Energie. Je höher die Frequenz des Lichts, desto höher die Energie jedes Photons. Bei gleicher Strahlungsleistung ist bei höherfrequentem Licht einfach die Zahl der Photonen pro Sekunde (der Photonenstrom) kleiner als bei niedrigerfrequentem Licht. Und sofern der Wirkungsgrad der Laserquelle nicht frequenzabhängig ist, ist die Strahlungsleistung bei gleicher Leistungszufuhr zur Laserquelle für höher- und niedrigerfrequentes Licht gleich.


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EDIT (autom. Beitragszusammenführung) :
Agent Scullie schrieb nach 32 Sekunden:

Ja, aber.

darf ich mal fragen, wie du darauf kommst?

[Cordess]

Je höher die Frequenz des Lichts, desto höher die Energie jedes Photons. Bei gleicher Strahlungsleistung ist bei höherfrequentem Licht einfach die Zahl der Photonen pro Sekunde (der Photonenstrom) kleiner als bei niedrigerfrequentem Licht. Und sofern der Wirkungsgrad der Laserquelle nicht frequenzabhängig ist, ist die Strahlungsleistung bei gleicher Leistungszufuhr zur Laserquelle für höher- und niedrigerfrequentes Licht gleich.

Was ich meine ist folgendes.
Wenn bei blauem Licht die Anzahl der Protonen niedriger ist, ist dann nicht auch der Lichtpunkt an der Wand dunkler, schließlich treffen ja auch viel weniger Protonen auf die Wand?
Oder wird das durch die höhere Frequenz und somit höhere Enerige der einzelnen Protonen wieder wett gemacht?

[Enas Yorl]

Was ich meine ist folgendes.
Wenn bei blauem Licht die Anzahl der Protonen niedriger ist, ist dann nicht auch der Lichtpunkt an der Wand dunkler, schließlich treffen ja auch viel weniger Protonen auf die Wand?
Oder wird das durch die höhere Frequenz und somit höhere Enerige der einzelnen Protonen wieder wett gemacht?

Was genau meinst du mit "dunkler"? Ein roter Laser ist aufgrund seiner Wellenlänge, für das menschliche Auge "dunkler" als ein blauer Laser.
Grundsätzlich kann mit einen roten oder blauen Laser bei gleicher Ausgangsleistung, die gleiche Menge an Energie übertragen werden.
Oder geht es in deiner Frage nur um die Effizienz von Lasern bei unterschiedlichen Wellenlängen? Nur dann würde es nämlich Sinn machen, sich auf die Eingangsleistung der Laser zu beziehen.

[McWire]

Führt man der Laser-LED die gleiche elektrische Ausgangsleistung zu und geht davon aus, dass alle Farbvarianten die gleiche Umsetzungseffizienz haben (was aber in der Praxis vermutlich nicht so ist und man da als erstes differenzieren muss.), dann erzeugt die rote LED mehr Photonen pro Zeiteinheit als eine grüne oder blaue LED, weil die einzelnen Photonen des grünen und blauen Lichtes eine höhere Eigenenergie aufgrund der geringeren Wellenlänge besitzen.

Da das menschliche Auge aber für grünes/gelbes Licht wesentlich empfindlicher ist, als für blaues oder rotes, da unsere Augen evolutionär an das Strahlungsmaximum des Sonnenspektrum in der Erdatmosphäre angepasst ist, so empfinden wir unabhängig irgendwelcher physikalischen Größen grünes Licht wesentlich heller als rotes oder blaues Licht, auch wenn alle drei Farblaser die gleiche Ausgangsleistung haben.

Zwischen blauem und rotem Licht wird es sich nicht viel nehmen, aber ich denke, dass wir das rote Licht etwas intensiver wahrnehmen als das blaue Licht. Das könnte etwas mit der unterschiedlichen Anzahl der Photonen pro Sekunde zu tun haben, weil die Rezeptoren für blaues Licht unabhängig davon, dass dieses Licht pro Photon energiereicher ist, gleich empfindlich wie die Rezeptoren für rotes Licht sind und dort dann die Anzahl der Photonen pro Sekunde den Ausschlag gibt.

Zusammengefasst:

Grüner Laser empfinden wir am intensivsten, weil die grünen Rezeptoren am empfindlichsten sind.
Rote Laser kommt an zweiter Stelle, da rote und blaue Rezeptoren beide etwa gleich empfindlich sind und da die Anzahl der Photonen den Ausschlag geben.
Blaue Laser kommt an dritter Stelle, da blaues Licht weniger Photonen pro Sekunde bei gleicher Energieübertragung hat und unsere Blaurezeptoren aber trotz des Energieunterschieds des einzelnen Photons blaues Licht nicht wesentlich besser wahrnehmen als die Rotrezeptoren das rote Licht.

So ich hoffe die Frage aus Sicht des Menschen ist nun geklärt.


Ein Lichtmeßgerät, welches blaues, grünes und rotes Licht gleichermaßen wahrnimmt, würde vermutlich rotes Licht etwas stärker als grünes Licht und grünes Licht etwas stärker als blaues Licht registrieren, vorausgesetzt, das die Photozelle die Eigenenergie der Photonen nicht unterscheidet, sondern nur die Anzahl der Photonen pro Zeiteinheit misst.

Wenn man die Eigenenergie der Photonen unterscheidet, macht es bei gleicher Energieleistung keinen Unterschied, welche Farbe man benutzt.

[Agent Scullie]

Was ich meine ist folgendes.
Wenn bei blauem Licht die Anzahl der Protonen niedriger ist, ist dann nicht auch der Lichtpunkt an der Wand dunkler, schließlich treffen ja auch viel weniger Protonen auf die Wand?
Oder wird das durch die höhere Frequenz und somit höhere Enerige der einzelnen Protonen wieder wett gemacht?

ja, wird es. Die Lichtintensität ist nicht durch die Zahl der Photonen pro Zeiteinheit gegeben, sondern durch die Strahlungsleistung (Energie pro Photon * Zahl der Photonen pro Zeiteinheit).

[McWire]

ja, wird es. Die Lichtintensität ist nicht durch die Zahl der Photonen pro Zeiteinheit gegeben, sondern durch die Strahlungsleistung (Energie pro Photon * Zahl der Photonen pro Zeiteinheit).

Außer natürlich man benutzt binäre photochemische Rezeptoren wie im menschlichen Auge, die nur zwischen "Photon registriert" oder "kein Photon registriert" unterscheiden können.

Hier kommt es alleine auf die Anzahl der Rezeptoren und auf die Anzahl der wahrgenommenen Photonen an.

[Cordess]

Vielen Dank McWire für die Ausführliche Erklärung, genau so habe ich das gemeint und verstanden.

Und natürlich auch Danke an Agent Scullie für den Hinweis auf die Formel für die Strahlungsleistung.
Das die gleich hoch sein muß, das war mir schon klar, nur wollte ich halt wissen, wie dies bezügl. der Helligkeit zu interpretieren ist.

Zusammgengefaßt hängt es also davon ab, wie man Helligkeit mißt.
Also ob man nur die Anzahl der Protonen mißt und in einen Helligkeitswert
darstellt, oder ob man die gesamte Strahlungsleistung für den Helligkeitswert nimmt.

Wie ist hier das Lumen definiert?
Bezieht es sich nur auf die Anzahl der Protonen, oder auch auf die Strahlungsleistung?