[fysica] "inverse square law" - lichtintensiteit

[Amos_x]

Ik heb een dom momentje. Kan iemand me helpen bij het begrijpen van dit antwoord op Quora?

Why can you look at welding arcs at a distance without damaging the eyes?

Het top antwoord is van een specialist in lasers en optica. Ik ga ervan uit dat het gewoon klopt, maar gevoelsmatig kan ik niet helemaal volgen. Vooral dan vanaf hier, waarom 'begrijpen we de 1/r2 wet niet goed'

People misunderstand the inverse square law: the intensity on your retina does not drop with distance until you can not resolve the object any longer
When you are close enough to resolve the arc, the intensity on your retina is constant regardless of distance. This is due to the same reason that trees in the distance don’t look really dark compared to those up close. Also the reason that the rock in the photo below does not look darker the farther away it is. You do in fact receive a total amount of light that decreases as 1 over the distance squared. However, at the same time, the area of the object’s image on your retina decreases by the same amount. Therefore it appears to be the same brightness until the object is so far away it is contained in the point spread function of the eye, which is about an arc minute or roughly a basketball a kilometer (half mile) away. (That would be a football 1 km away for folks not in North America.)

Maw. ook als je 50m van een lasvlam staat, is de intensiteit op het netvlies even groot, dus even schadelijk, alleen is de oppervlakte kleiner. Door met je ogen te bewegen kan je bovendien 'een streep trekken' op je netvlies. Dat begrijp ik wel

Het antwoord is dus dat zelfs vanop grote afstand blootgesteld worden aan lasvlammen (zeg >50m) permanente schade kan opleveren.

Is dat omdat de lens in je oog wat op je lens valt (dus hoe verder hoe minder) terug convergeert, en het netto effect hetzelfde blijft? Dus een boom in de verte ziet er even 'helder' uit als een boom dichterbij (zoals in de tekst aangegeven)

[T-MOB]

Amos_x schreef op donderdag 14 april 2022 @ 10:37:
Is dat omdat de lens in je oog wat op je lens valt (dus hoe verder hoe minder) terug convergeert, en het netto effect hetzelfde blijft? Dus een boom in de verte ziet er even 'helder' uit als een boom dichterbij (zoals in de tekst aangegeven)

Intensiteit is hoeveelheid licht gedeeld door de oppervlakte. Door de afstand te vergroten nemen de hoeveelheid licht en de oppervlakte gelijk af, waardoor de intensiteit gelijk blijft.

Je oog (hoornvlies) raakt beschadigd door te hoge intensiteit UV-straling. Bij een grotere afstand zullen er minder cellen (tegelijk) beschadigd raken.

[dragonhaertt]

T-MOB schreef op donderdag 14 april 2022 @ 11:29:
[...]


Intensiteit is hoeveelheid licht gedeeld door de oppervlakte. Door de afstand te vergroten nemen de hoeveelheid licht en de oppervlakte gelijk af, waardoor de intensiteit gelijk blijft.

Je oog (hoornvlies) raakt beschadigd door te hoge intensiteit UV-straling. Bij een grotere afstand zullen er minder cellen (tegelijk) beschadigd raken.

Mooi simpel en duidelijk uitgelegd.

Amos_x schreef op donderdag 14 april 2022 @ 10:37:
Is dat omdat de lens in je oog wat op je lens valt (dus hoe verder hoe minder) terug convergeert, en het netto effect hetzelfde blijft? Dus een boom in de verte ziet er even 'helder' uit als een boom dichterbij (zoals in de tekst aangegeven)

Licht van verder weg convergeert even ver terug, maar je haalt totale lichtsterkte (inverse square law) en lichtintensiteit door elkaar. De hoeveelheid licht neemt af, maar het oppervlakte waarop dat geprojecteerd wordt ook. De intensiteit zal hetzelfde blijven.

Dit is ook waarom het bijvoorbeeld mogelijk is om op lange afstand iemands aandacht te trekken door met een spiegel licht zijn kant op te schijnen.
Jij bent op die lange afstand heel klein en erg moeilijk te zien, maar het licht is nog steeds fel en valt daardoor op t.o.v. de omgeving.

[peter-rm]

wat hier bij laser speelt is dat de straal (door een lens bij de bron) sterk geconvergeerd wordt, waardoor de intensiteits afname(spreiding van de straal) bij een grotere afstand minimaal is.

bij een lichtbron die rondstraalt is bij een dubbele afstand de oppervlakte 4x (kwadraat) zo groot en is de intensiteit dus 1/4.

het terug convergeren van je ooglens concentreert de inval van het ooglens oppervlak op (een heel klein deel van )het netvlies. vergelijk dit met een lens waarmee je zonlicht kunt bundelen om een vuurtje aan te steken. dit kan zeerzeker schade aanrichten.

[ Voor 5% gewijzigd door peter-rm op 14-04-2022 12:21 . Reden: typo ]

[Amos_x]

@T-MOB @dragonhaertt @peter-rm , bedankt.

Excuses, ik ben er nog niet helemaal.

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Forces/isq.html


Als het oog de oppervlakte A voorstelt, ontvang je dezelfde totale energie op afstand r, 2r, 3r, etc... omdat je steeds de intensiteit I (eenheid/m2) vermendigvuldigt met een kleiner oppervlak?

Het effect van het focussen is me nog niet helemaal duidelijk (in functie van de afstand tot de bron) maar dat komt wel.

In elk geval zie ik heel vaak, zelfs publiek, op onafgeschermde bouwwerven bvb, erg weinig voorzorgen om zowel omstaanders als in de buurt werkende arbeiders te beschermen tegen onbewust in de lasvlam te kijken. Erg jammer dat je zo permanente schade kan veroorzaken op je belangrijkste zintuig.

Er is (en dat wordt ook uitgelegd in de quora link) nog wel een zeker effect met betrekking tot afstand (diffuus licht door atmosfeer, of het onderscheidend vermogen, dus op 100+ m zie je de bron nauwelijks...)

[T-MOB]

De schade van een lasoog is aan het hoornvlies (Cornea), focussen doet er dus niet toe:





En waar je de mist ingaat is dat je uitgaat van het hele oog. Een lasvlam ter grootte van A die op positie R je hele hoornvlies vernietigt, zal positie 3r "slechts" 1/9e van je hoornvlies vernielen.

[ Voor 18% gewijzigd door T-MOB op 14-04-2022 13:01 ]

[dragonhaertt]

Amos_x schreef op donderdag 14 april 2022 @ 12:50:
@T-MOB @dragonhaertt @peter-rm , bedankt.

Excuses, ik ben er nog niet helemaal.

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Forces/isq.html
[Afbeelding]

Als het oog de oppervlakte A voorstelt, ontvang je dezelfde totale energie op afstand r, 2r, 3r, etc... omdat je steeds de intensiteit I (eenheid/m2) vermendigvuldigt met een kleiner oppervlak?

Het effect van het focussen is me nog niet helemaal duidelijk (in functie van de afstand tot de bron) maar dat komt wel.

In elk geval zie ik heel vaak, zelfs publiek, op onafgeschermde bouwwerven bvb, erg weinig voorzorgen om zowel omstaanders als in de buurt werkende arbeiders te beschermen tegen onbewust in de lasvlam te kijken. Erg jammer dat je zo permanente schade kan veroorzaken op je belangrijkste zintuig.

Er is (en dat wordt ook uitgelegd in de quora link) nog wel een zeker effect met betrekking tot afstand (diffuus licht door atmosfeer, of het onderscheidend vermogen, dus op 100+ m zie je de bron nauwelijks...)

Om even het plaatje te gebruiken wat jij ook gebruikt.

Ja, de totale hoeveelheid licht wordt kleiner.
Ook de grootte van de lichtbron op je retina wordt kleiner.
De hoeveelheid licht per oppervlakte op je retina blijft gelijk.


(Dit geld natuurlijk voor zowel het hoornvlies als je retina)

[ Voor 5% gewijzigd door dragonhaertt op 14-04-2022 13:35 ]

[Amos_x]

T-MOB schreef op donderdag 14 april 2022 @ 13:00:
De schade van een lasoog is aan het hoornvlies (Cornea), focussen doet er dus niet toe:
[Afbeelding]


[Afbeelding]

En waar je de mist ingaat is dat je uitgaat van het hele oog. Een lasvlam ter grootte van A die op positie R je hele hoornvlies vernietigt, zal positie 3r "slechts" 1/9e van je hoornvlies vernielen.

Dank

En retina natuurlijk, waar alle receptoren zitten (kegeltjes/staafjes). Worst case kan je nog een cornea en lens transplant doen (wil je niet natuurlijk), maar de retina heb je er toch echt maar 1 van die onvervangbaar is.

[sjaakwortel]

Amos_x schreef op donderdag 14 april 2022 @ 15:09:
[...]


Dank

En retina natuurlijk, waar alle receptoren zitten (kegeltjes/staafjes). Wordt case kan je nog een cornea en lens transplant doen (wil je niet natuurlijk), maar de retina heb je er toch echt maar 1 van die onvervangbaar is.

De retina wordt meestal niet beschadigd omdat hoornvlies niet(of slecht) doorzichtig is voor uv licht, alle energie zal dus geabsorbeerd worden door je hoornvlies. Je receptoren zullen er weinig last van hebben totdat er echt heel veel schade is ontstaan.