Lichtmenge berechnen

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Die Lichtmenge ist ein physikalischer Begriff, der die Menge an Licht bezeichnet, die eine Lichtquelle abgibt. Sie ist das Produkt aus dem von der Lichtquelle ausgehenden Lichtstrom und der Zeit, während der Lichtstrom ausgestrahlt wird. Sie bietet wertvolle Anwendungsmöglichkeiten, unter anderem in der Fotografie und im humanen Bereich.

In der Fotografie nutzt der Mensch zur Vergrößerung der Lichtmenge spiegelnde Flächen, welche die ausgesendeten Lichtimpulse einer Lichtquelle reflektieren. Im humanen Bereich bezeichnet man die Lichtmenge als Strahlungsenergie der Lichtquelle gewichtet mit der menschlichen Empfindlichkeitskurve. Diese beschreibt die Hellempfindlichkeit des menschlichen Auges beim Tageslicht, welche wiederum den Spektralbereich definiert, der die Wellenlänge von etwa 380 nm (Violett) bis 780 nm (Rot) umfasst.

Lichtstrom und Lichtdauer

Für die Berechnung der Lichtmenge werden zwei wichtige Parameter des Lichtes herangezogen und zwar der Lichtstrom und die Lichtdauer. Die Lichtmenge wird in der Einheit Lumensekunde angegeben. Das ist das Integral des Lichtstroms angegeben in Lumen über der Zeit angegeben in Sekunden. Zur Berechnung der Lumensekunde bildet man das Produkt aus dem Lumen mal der Dauer der Zeit in Sekunden.

Interessanterweise wird als Lumen der Lichtstrom einer 1,464 mV starken Lichtquelle bezeichnet, welche die Wellenlänge von 555 nm (Nanometer) mit 100 Prozent Lichtausbeute aufweist. Die Wellenlänge des Lichtes wurde mit 555 nm (gelbgrün) aus dem Grund ausgewählt, weil das menschliche Auge bei dieser Wellenlänge seine maximale Empfindlichkeit besitzt. Würde man eine ebenfalls 1,464 mV starke rote Lichtquelle verwenden (also mit derselben V-Stärke), würde das menschliche Auge diese Lichtquelle als 10 Mal weniger hell wahrnehmen, da das Auge in diesem Spektralbereich nur 10 Prozent der Empfindlichkeit im Vergleich zum Grünen besitzt.

Der zweite für die Berechnung der Lichtmenge relevante Begriff Zeit beschreibt hingegen eine Abfolge von Ereignissen. Während die Zeit philosophisch auch die Themen der Weltanschauung berührt, gilt sie in der Physik und Humanwissenschaften als ein messtechnisch erfassbarer Parameter.

Praktisches Anwendungsbeispiel

Die Berechnung der Lichtmenge mittels zwei bereits erwähnter Parameter – des Lichtstroms sowie der Lichtdauer – kann am Beispiel einer Glühlampe einfach veranschaulicht werden. Nehmen wir an, dass diese für eine Minute (also 60 Sekunden) eingeschaltet wird. Während dieser Zeit wird sie einen Lichtstrom von 1 lm (Lumen) erzeugen. Daraus folgt, dass die abgestrahlte Lichtmenge wird 60 lm s (Lumensekunden) betragen.