Photonenfluss aus optischer Leistung berechnen

Geben Sie die optische Leistung in Watt und die Energie eines Photons in Joule ein. Das Werkzeug nutzt den direkten Zusammenhang zwischen Energie pro Zeit und Energie pro Photon und liefert eine deterministische Photonenrate. Es eignet sich für Laserexperimente, Detektorabschätzungen, optische Verbindungen, Beleuchtungsstudien und alle Berechnungen, bei denen Strahlungsleistung als Photonenrate ausgedrückt werden soll.

Leiten Sie aus optischer Leistung eine Photonenrate ab

Die optische Leistung beschreibt, wie schnell ein Strahl Energie transportiert. Ein Watt entspricht einem Joule pro Sekunde, viele optische Berechnungen benötigen jedoch eine Teilchenrate statt einer Energierate. Trägt jedes Photon dieselbe angegebene Energie, ergibt die Division der Strahlleistung durch diese Einzelphotonenenergie die Zahl der pro Sekunde eintreffenden Photonen. Der Rechner bestimmt den Photonenfluss aus der Leistung daher als N = P / E. Dabei ist P die optische Leistung in Watt und E die Photonenenergie in Joule. Das Ergebnis hat die Einheit Photonen pro Sekunde. Verwenden Sie die mittlere Leistung, um einen mittleren Fluss zu schätzen. Bei einer gepulsten Quelle ergibt die mittlere Leistung eine über die Zeit gemittelte Photonenrate; sie beschreibt nicht die wesentlich höhere Rate während eines einzelnen Pulses. Die Berechnung setzt voraus, dass die eingegebene Leistung zum untersuchten Licht gehört und die angegebene Energie jedes Photon dieses Strahls repräsentiert. Verluste, Detektoreffizienz und spektrale Bandbreite werden nicht automatisch berücksichtigt.

Wählen Sie konsistente Eingaben und deuten Sie das Ergebnis

Geben Sie die optische Leistung in Watt ein und rechnen Sie Milliwatt oder Mikrowatt vorher um. Ein Milliwatt entspricht beispielsweise 0.001 Watt. Die Photonenenergie muss in Joule eingegeben werden, nicht in Elektronenvolt, sofern Sie Elektronenvolt nicht zuvor in Joule umrechnen. Ein monochromatischer Strahl besitzt eine eindeutig definierte, mit Wellenlänge oder Frequenz verknüpfte Photonenenergie, weshalb meist ein einzelner Wert genügt. Eine breitbandige Quelle enthält Photonen unterschiedlicher Energien; ein repräsentativer Wert liefert dann nur eine Näherung, während eine genaue Summe die Integration des Photonenflusses über das Spektrum erfordert. Das Ergebnis kann sehr groß sein, weil sichtbare und infrarote Photonen äußerst kleine Energiemengen tragen. Wissenschaftliche Notation ist deshalb normal: 2.5e15 bedeutet 2.5 Billiarden Photonen pro Sekunde. Der Rechner akzeptiert eine optische Leistung von null und liefert einen Fluss von null, die Photonenenergie muss jedoch positiv sein. Negative Leistung, Energie null, nichtnumerische Werte, Unendlichkeiten und Ergebnisse außerhalb des unterstützten Zahlenbereichs werden abgewiesen.

Unterscheiden Sie Photonenfluss und erfasste Zählrate

Der Photonenfluss an der Quelle entspricht nicht zwangsläufig der von einem Instrument registrierten Zählrate. Fenster, Fasern, Filter, Freiraumausbreitung und unvollkommene Kopplung können die am Detektor ankommende Leistung verringern. Anschließend bestimmt der Quantenwirkungsgrad, welcher Anteil der eintreffenden Photonen ein messbares Ereignis erzeugt. Verwenden Sie den Rechner an dem Punkt, an dem die optische Leistung bekannt ist: Die Quellenleistung ergibt die emittierte Photonenrate, während die in der Detektorebene gemessene Leistung die einfallende Rate ergibt. Für eine Schätzung der erfassten Zählungen multiplizieren Sie den berechneten Fluss mit der gesamten optischen Transmission und dem Quantenwirkungsgrad, sofern beide als Bruchteile angegeben und für die Wellenlänge geeignet sind. Die direkte Berechnung erleichtert Machbarkeitsprüfungen, weil sie die grundlegende Energieumrechnung von gerätespezifischen Verlusten trennt. Halten Sie die genauen Eingaben zusammen mit der Rate fest, damit Annahmen prüfbar bleiben. Über die API kostet jede Anfrage $0.002; die deterministische Implementierung nutzt weder Netzwerk noch Zufall, Uhrzeit oder gespeicherten Zustand.