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# Experiment: Sichtbarkeit von Licht ohne Streumittel
## Purpose
Untersuchung, ob Licht ohne Streumittel im Raum sichtbar wird.
**Problemstellung:** Licht wird nur sichtbar, wenn es an Partikeln oder Oberflächen gestreut oder reflektiert wird. Ziel war die empirische Überprüfung dieser Bedingung durch Feldmessungen ohne Nebel oder Staub.
**Ziele:**
- Vergleich physikalischer Messwerte mit subjektiver Wahrnehmung.
- Analyse der Sichtbarkeit von LED-Lichtkegeln in partikelfreier Luft.
- Vergleich von Reflexionseffekten auf unterschiedlichen Oberflächen.
## Kontext & Hintergrund
Sensorlogs mit Intensitäts- und Spektralwerten, ergänzt durch subjektive Wahrnehmungsnotizen.
**Gruppierung:**
- Luftmessungen
- Messungen mit Reflektorplane
- Reflexionen an Wasser
**Trace-Metadaten / zusätzliche Tags:**
- Zeitstempel
- GPS-Koordinaten
- Spektralverlauf
- LED-Intensität
**Domänenkontext:**
- Optik
- Lichtstreuung
- Wahrnehmungspsychologie
- Experimentaldokumentation
**Outlier-Definition:**
- Methode: Manuelle Sichtung der Logdaten
- Beschreibung: Identifikation unplausibler Intensitätssprünge (>±1%) oder Sensorfehler.
- Metrik: ΔIntensität / lm-Abweichung
**Motivation:**
- Überprüfung physikalischer Theorie über Lichtstreuung.
- Erforschung der Differenz zwischen objektiver Messung und subjektiver Wahrnehmung.
- Praxisbeispiel für Licht- und Wahrnehmungsexperimente unter Realbedingungen.
## Methode / Spezifikation
**Übersicht:**
- Drei LED-Strahler (6500K, 10000lm) in gleichmäßiger Anordnung.
- Verkabelung zu zentralem Verteiler mit RaspberryPi5.
- Datenerfassung mittels Lichtspektrumanalysator und GPS-Modul.
- Logintervall: 5s pro Messpunkt.
- Vergleichsmessung mit und ohne reflektierender Plane.
**Algorithmen / Verfahren:**
- Spektrum- und Intensitätslogging über serielle Schnittstelle.
- Korrelation der Intensitätsdaten mit GPS-Position.
- Manuelle Synchronisierung subjektiver Wahrnehmungsnotizen mit Zeitstempeln.
## Input / Output
### Input-Anforderungen
**Hardware:**
- 3× LED-Strahler (6500K, >10000lm)
- 1× RaspberryPi5
- 1× Spektrumanalysator
- 1× GPS-Modul
- 1× Kamera (Nachtmodus, 1/8s Belichtung)
- 4× 12V-Akkupacks
**Software:**
- SSH-Zugang zum RaspberryPi
- eigener Logger (5sIntervall, Textdateiformat)
- optional: Fotometer-App für Vergleichsmessungen
**Konfiguration:**
- Kamerabelichtung fix auf 1/8s
- Reflexionsplane in 10m Abstand bei Vergleichsmessung
- GPS-Logging alle 3m entlang 60m Strecke
### Erwartete Rohdaten
**Felder pro Run:**
- Zeit
- LED-ID
- Lichtstrom (lm)
- Peak-Wellenlänge (nm)
- GPS-Koordinaten
- ΔIntensität (%)
**Formatbeispiele:**
- [20:05:17] LED_A: 9985lm | Peak:465nm | Lat:48.56N | Lon:13.43E
**Trace-Daten:**
- Format: Textlog mit ZeitstempelBlöcken
- Hinweis: Konsistente 5s-Abstände, ergänzt durch Wahrnehmungsnotizen.
### Analyse-Ausgaben
**Pro Gruppe / pro Governor:**
- Mittelwert Intensität
- Varianz (±0,5%)
- Peak-Verschiebung (nm)
**Vergleichsausgaben:**
- Luftmessung vs Reflektorplane
- Δ: +12% Intensitätszuwachs
- Trace-Muster: Konsistente Intensitätswerte; keine Korrelation zur subjektiven Intensitätswahrnehmung.
## Workflow / Nutzung
**Analyse-Workflow:**
- Systemaufbau und Funktionsprüfung aller LED-Strahler.
- Start des Loggers über SSH.
- Erfassung von Daten in Abständen von 5s.
- Verifikation der GPS-Daten.
- Zusatzmessung mit reflektierender Plane.
- Datenüberlagerung und Vergleich der Spektral-Peaks und Intensitätswerte.
### Trace-Template-Anforderungen
**Ziel:** Reproduzierbare Messung von LED-Intensität und spektraler Stabilität ohne Umgebungspartikel.
**Erforderliche Tags & Metadaten:**
- Zeitstempel
- GPS-Koordinaten
- Peak-Wellenlänge
- Intensität
**trace-cmd-Setup:**
- Fixe Lograte (5s)
- synchrone Zeiterfassung
**Run-Design für Contributors:**
- Aufnahme bei klarer Luft, keine sichtbaren Partikel.
- LED-Intensität10000lm empfohlen.
- Dokumentation subjektiver Wahrnehmung mit Zeitvermerk.
## Interpretation & erwartete Ergebnisse
**Kernbefunde:**
- Lichtstrahlen in partikelfreier Luft sind unsichtbar.
- Sichtbarkeit entsteht nur durch Streuung oder Reflexion.
- Subjektive Wahrnehmung suggeriert Intensitätsschwankungen ohne reale Messabweichung.
**Implikationen für Experimente:**
- Wahrnehmungskurven dürfen nicht mit objektiven Messverläufen gleichgesetzt werden.
- Verstärkte Reflexionsprüfungen können tatsächliche Sichtbarkeitsgrenzen belegen.
**Planungsziel:**
- Ziel: Abgleich von Wahrnehmung und Messung im Bereich sichtbarer Lichtkegel.
- Vorgehen:
- Erfassung realer Intensität
- Parallelnotizen zu subjektiven Eindrücken
- Vergleich beider Datentypen
## Limitationen & Fallstricke
**Datenbezogene Limitationen:**
- Kontaktfehler an LEDB verursachte kurzzeitigen Signalverlust vor Teststart.
- Manuelle Notizen können zeitlich leicht versetzt zu Messdaten liegen.
**Kausalität & Generalisierbarkeit:**
- Subjektive Wahrnehmung nicht generalisierbar.
- Experiment zeigt qualitative, keine statistisch abgesicherten Ergebnisse.
**Praktische Fallstricke:**
- Feuchtigkeitsbedingte Kontaktprobleme.
- Beobachtungsumgebung (Uferbereich) erfordert Sicherheitsmaßnahmen.
- Reflexion an Wasser kann als falsches Streumuster interpretiert werden.
## Nächste Schritte & Erweiterungen
**Geplante Experimente:**
- Systematische Messung bei verschiedenen Feuchte- und Nebelgraden.
- Variation der Reflektorabstände (515m).
- Kamerafokuskalibrierung zur Minimierung flirrender Artefakte.
**Analyseziele:**
- Quantitative Auswertung von Spektralverschiebungen bei reflektierten Anteilen.
- Vergleich unterschiedlicher LED-Farben (z.B. 3000K, 6500K).
**Regression & Modellierung:**
- Anwendung einfacher Regressionsmodelle für Intensitätsverlauf über Entfernung.
- Korrelationsanalyse zwischen realen Intensitätsdaten und subjektiven Wahrnehmungseinträgen.
**Community-Beiträge:**
- Bereitstellung reproduzierbarer Logformate.
- Anleitung zu sicheren Nachbauten mit handelsüblicher Ausrüstung.