Domande di fisica sulla luce

[brawl]

questo è il mio primo post! intanto vorrei fare un saluto a tutti gli iscritti alle community! :)

ecco le mie domande se possibile, grazie tantissimo per l'aiuto!

1) se prendo un faretto che dà una certa potenza, diciamo 2000LM (lumen). e lo rivolgo verso un telo di cotone bianco, è possibile calcolare all'incirca di quanti lumen sarà la luce riflessa per piacere? mi bastano anche valori approssimativi del tipo 25%, 50%, 75% 100%. il faretto lo metto a pochi centimetri dal telo.
ecco un esempio

2) la luce prende potenza se si affiancano altre luci? ad esempio se prendo un faretto che da 2000LM e lo affianco a distanza di pochi centimetri da un altro faretto di uguale potenza..... avrò una luce di 4000LM?
quindi se prendo 100 piccole lampadine da 100 lumen e le affianco in modo preciso l'una all'altra ottengo una potenza di ben 10'000 lumen?

grazie ancora tantissimo per l'aiuto!

[Guerra]

Vediamo se un fisico come PietroBaima può aiutarti su qualche tuo quesito.

[PietroBaima]

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Più che altro qui ci va il fotografo, più che il fisico

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Benvenuto!

1) se prendo un faretto che dà una certa potenza, diciamo 2000LM (lumen). e lo rivolgo verso un telo di cotone bianco, è possibile calcolare all'incirca di quanti lumen sarà la luce riflessa per piacere? mi bastano anche valori approssimativi del tipo 25%, 50%, 75% 100%. il faretto lo metto a pochi centimetri dal telo.

In pratica vuoi fare una sorgente lambertiana.
Per un telo di cotone non troppo fine puoi, grossomodo, recuperare da un 10% fino ad un 40% della densità luminosa. Il resto attraverserà il lenzuolo oppure se ne andrà in calore.
Se vuoi qualcosa di più potresti prendere un telo per proiezioni, che permette la riflettanza lambertianità (diffusione della luce) ma non la trasmittanza (cioè che la luce attraversi il telo).
Attenzione anche ad un'altra cosa: il telo di cotone, probabilmente, è stato lavato con un detersivo a base di sbiancanti ottici, che assorbono l'energia dallo spettro nella zona non visibile ai raggi UV (per lo più sotto 400nm) ed emettono in uno spettro più ampio rispetto a quello di sollecitazione, più precisamente nel range tra 400-480nm. Ciò si traduce in curve di riflettanza il cui spettro supera il limite del 100% (perché assorbono energia da un'altra banda per rimetterla nella zona tra 400-480nm) rendendo il materiale leggermente bluastro.

2) la luce prende potenza se si affiancano altre luci?

No, l'unico modo per far prendere potenza ad una luce elettrica è quello di cambiare la lampada con una più potente.
Forse volevi chiedere se, affiancando altre luci a quella originale, riusciresti ad illuminare il telo con più potenza e quindi avere più potenza riflessa.
Sì, con una precauzione.
La luce che proviene dal sole o dalle lampade che normalmente si usano per illuminare artificialmente gli ambienti sono sostanzialmente rumore elettromagnetico, pertanto si sommano sostanzialmente in potenza e non in ampiezza, e questo non permette fenomeni quali la diffrazione.
Attenzione, però: se si usano tanti faretti invece di un singolo "farone" bisogna fare attenzione alla direttività degli stessi: se sono poco direttivi si ha il rischio che ognuno di loro diffonda poca luce sul telo e molta nell'ambiente circostante, viceversa se sono molto direttivi si illuminerà il centro del telo con evidenti problemi di vignettatura (ai bordi appare grigio), inoltre i faretti che montano lenti per essere più direttivi spesso hanno problemi di aberrazione cromatica:

aberrazione cromatica da proiezione con faretto lenticolare

La ragione di questo fenomeno è che la rifrazione di una lente dipende anche dalla lunghezza d'onda incidente (cioè la costante dielettrica... non è affatto costante ma funzione della frequenza).

ad esempio se prendo un faretto che da 2000LM e lo affianco a distanza di pochi centimetri da un altro faretto di uguale potenza..... avrò una luce di 4000LM?

proprio da 4k no, ma con le precauzioni che ti ho indicato ti ci puoi avvicinare bene.

quindi se prendo 100 piccole lampadine da 100 lumen e le affianco in modo preciso l'una all'altra ottengo una potenza di ben 10'000 lumen?

Purtroppo no, se prendi proprio 100 piccole lampadine avrai un flusso luminoso disperso così consistente che il rendimento scenderà a livelli bassissimi. Inoltre la dimensione del radiatore luminoso diventa paragonabile a quella del telo, quindi per non avere vignettatura dovrai probabilmente utilizzare una grossa parete (o un lenzuolo matrimoniale da harem).

In pratica se:

1. Metti la luce lontana dal telo perché vuoi una buona lambertianità lo sfondo diventa grigio (in fotografia si chiama LFO- Lumen Fall Off)
2. Se riduci troppo la distanza dal telo avrai vignettatura, inoltre vedrai delle ombre dettate dalle riflessioni degli oggetti vicini al telo (se ce ne sono)
3. Se usi due sorgenti vicine per avere il telo illuminato in modo più uniforme ... ti verrà "bello bianco", ma avrai una quantità di luce dispersa enorme nella stanza e dei flare (delle caustiche) su tutto ciò che è di vetro o metallo nella stanza
4. Se metti dei controriflettori (tipo illuminatore gregoriano) avrai una luce morbida e diffusa, ma avrai sempre la trasmittanza del riflettore principale


La soluzione ottimale sarebbe questa:

Sorgente FidoCadJ | Ingrandisci | Cos'è Fidocad

Ma capisco che potrebbe essere onerosa, inoltre i fari devono avere una potenza notevole.

grazie ancora tantissimo per l'aiuto!

Figurati!
Ho risposto?

Ciao,
Pietro.

[Guerra]

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Vista la risposta meglio il fisico

[PietroBaima]

grassie Guerra