Формулата на осветяване. Силата на светлината. Светлинен поток. Източници на светлина

Днес ще разкажем всичко формула на осветление

Свещ и въртящо се колело

Преди широкото електрифициране източникът на светлина беше слънцето, луната, огъня и свещта. Учените вече в петнадесети век са успели да създадат система от лещи за подобряване на осветеността, но повечето хора са работили и са живели при свещи.

Някои съжалиха, че харчат пари за водни източници на светлина, или по този начин да се удължи денят просто е недостъпен. След това се използват алтернативни горивни опции - масло, животински мазнини, дърво. Например, руските селски жени от средната ивица през целия си живот носят лена под светлината на обяда. Читателят може да попита: "Защо трябва да се прави през нощта?" В крайна сметка коефициентът на естествена дневна светлина е много по-висок. Факт е, че в дневните часове селските жени имаха много други притеснения. В допълнение, процесът на тъкане е много старателно и изисква спокойствие. За жените беше важно, че никой не трябва да стъпи на платното, така че децата да не бъркат нишката, а мъжете няма да разсейват.

Но с такъв живот има една опасност: светлинният поток (формулата, която ще дадем по-долу) от луната е много ниска. Очите бяха прекомерни и жените бързо изчезнаха.

Осветление и обучение

Когато първите ученици посещават училище на 1 септември, те се притесняват да чакат чудеса. Те са иззети с владетел, цветя, красива форма. Те се интересуват от това какво ще бъде техният учител, с когото ще седят на едно бюро. И тези чувства човек си спомня за живота.

Но възрастните, когато изпращат децата си на училище, трябва да мислят за по-прозаични неща, отколкото за удоволствие или разочарование. Родителите и учителите се грижат за удобството на училищното бюро, размера на класната стая, качеството на тебешир и формулата за осветяване на стаята. Тези проценти имат норми за деца от всички възрасти. Следователно, студентите трябва да бъдат благодарни, че хората предварително са се замислили не само за учебната програма, но и за материалната страна на проблема.

Осветление и работа

Училищата не провеждат инспекции, при които се прилага формулата за изчисляване на осветеността на учебните зали. Децата на десет или единадесет години правят това, което четат и пишат. После те правят домашна работа вечер, без да се разделят с химикалки, тетрадки и учебници. След това съвременните юноши се придържат и на различни екрани. В резултат на това целият живот на ученик е свързан с натоварване на зрението. Но училището е само началото на жизнения път. След това всички тези хора чакат гимназия и работа.

Всеки вид работа изисква свой собствен светлинен поток. Формулата за изчисляване винаги взема предвид това, което човек прави за 8 часа на ден. Например, часовникар или бижутер трябва да помисли за най-малките детайли и нюанси на цветовете. Следователно работното място на хората в тази професия изисква големи и ярки лампи. И ботаникът, който изучава растенията на тропическата гора, напротив, трябва постоянно да остава в здрача. Орхидеите и бромелидите се използват за това, че горната част от дърветата отнема почти цялата слънчева светлина.

формула

Приближаваме директно формулата на осветлението. Неговият математически израз изглежда така:

E_upsilon- = dPhi-_upsilon- / dsigma-.

Помислете за израза по-близо. Очевидно е, че Е._upsilon- - това е осветление Phi-_upsilon- Светлинен поток и Сигма е малката единица площ, към която пада потокът. Може да се види, че Е е цялостно количество. Това означава, че се вземат предвид много малки сегменти и парчета. Това означава, че учените обобщават осветяването на всички тези малки области, за да получат крайния резултат. Единицата на осветление е лукс. Физическото значение на един апартамент е светлинен поток, за който един лумен на квадратен метър. Лумен, от своя страна, е много специфична ценност. Той обозначава светлинния поток, излъчван от точка на изотропния източник (следователно, светло монохромно). Силата на светлината на този източник е равна на една кандела в твърд ъгъл на един стерадиан. Единицата на осветяване е сложно количество, което включва концепцията за "candela". Физическото значение на последното определение е следното: интензитет на светлината в известна посока от източник, който излъчва монохромно излъчване с честота 540 mddot-10¹² Hz (дължината на вълната се намира във видимата област на спектъра), а енергийната яркост на светлината е 1/683 W / cp.

Концепции, свързани с осветлението

Разбира се, всички тези концепции на пръв поглед изглеждат като сферичен кон във вакуум. В природата няма такива източници. И внимателният читател със сигурност ще си зададе въпроса: "Защо това е необходимо?" Но физиците имат нужда да се сравняват. Следователно те трябва да въведат определени норми, които трябва да бъдат ориентирани. Формулата на осветяване е проста, но много може да бъде неразбираема. Ще разкрием това по-подробно.

Индекс "upsilon;"

индекс upsilon "означава, че стойността не е точно фотометрична. И това се дължи на факта, че човешките способности са ограничени. Например, окото възприема само видимия спектър на електромагнитно излъчване. И централната част на тази скала (отнася се до зеления цвят), хората виждат много по-добре от крайните области (червено и виолетово). Това е, всъщност, човек не възприема 100% от фотони от жълто или синьо. В този случай има устройства, които са лишени от такава грешка. Намалените стойности, които използват формулата на осветяване (напр. Светлинен поток) и които се обозначават с гръцката буква "upsilon", имат корекция на човешкото зрение.

Генератор на монохромно излъчване

На самата основа, както вече бе споменато по-горе, се намира броят на фотоните с определена дължина на вълната, които се излъчват в определена посока за единица време. Дори най-монохроматичният лазер има някакво разпределение по дължините на вълните. И със сигурност трябва да се придържа към нещо. Следователно, фотоните не се излъчват във всички посоки. Но във формулата има такава концепция като "точков източник на светлина". Това е друг модел, предназначен да обедини определена стойност. И нищо от Вселената не може да се нарече така. Така че, точков източник на светлина е фотонен генератор, който излъчва равен брой кванти на електромагнитно поле във всички посоки, неговият размер е равен на математическа точка. Въпреки това има едно хитър, то може да направи реален обект точков източник: ако разстоянието, до което достигат фотоните, е много голямо в сравнение с размерите на генератора. По този начин нашата централна звезда е Слънцето, но далечните звезди са точки.

Газебо, добре, парк

Със сигурност внимателният читател отбеляза следното: при ярък, слънчев ден откритата площ изглежда да е осветена много по-силно от поляната или моравата, затворени от едната страна. Ето защо, морския бряг така се обажда: винаги е слънчево и топло. Но дори и голяма поляна в гората е по-тъмна и по-студена. А плитък кладенец е болен в най-блестящия ден. Това е така, защото ако един човек вижда само част от небето, по-малко окосмяване достига до него. Коефициентът на естествено осветление се изчислява като съотношението на потока от светлина от цялото небе към видимата област.

Кръгъл, овален, ъгъл

Всички тези понятия са свързани с геометрията. Но сега говорим за явление, което пряко се отнася до формулата на осветлението и, следователно, до физиката. Досега се приемаше, че светлината пада на повърхността перпендикулярно, строго надолу. Това, разбира се, също е приближение. Ако това условие е изпълнено, разстоянието от светлинния източник означава, че осветлението пада пропорционално на квадрата на разстоянието. По този начин звездите, които човек вижда с невъоръжено око в небето, или са разположени не толкова далеч от нас (всички принадлежат към Галактиката на Млечния път), или много ярки. Но ако светлината падне върху повърхността под ъгъл, това е различно.

Представете си фенерче. Тя дава кръгла светлина, когато е насочена строго перпендикулярна на стената. Ако го накланяте, точката ще промени формата си на овална. Както е известно от геометрията, овалната област е по-голяма. И тъй като фенерчето е същото, това означава, че силата на светлината е една и съща, но е като "намазана" върху голяма площ. Силата на светлината зависи от ъгъла на настъпване съгласно закона на косинуса.

Пролет, зима, есен

Заглавието звучи като заглавието на красив филм. Но наличието на сезони зависи пряко от ъгъла, в който светлината пада в най-високата си точка на повърхността на планетата. А в момента това не е само за Земята. Сезоните съществуват върху всеки обект на слънчевата система, чиято ос на въртене е наклонена по отношение на еклиптиката (например на Марс). Вероятно четецът вече е предположил: колкото по-голям е ъгълът на наклон, толкова по-малко фотони са на квадратен километър повърхност в секунда. Така че, толкова по-студен ще бъде сезонът. По времето на най-голямото отклонение на планетата в полукълбо зимата преобладава по времето на най-малкото лято.

Фигури и факти

За да не бъдем неоснователни, даваме някои данни. Ние предупреждаваме: всички те са осреднени и не са подходящи за решаване на конкретни проблеми. Освен това има директории за осветяване на повърхности от различни видове източници. По-добре е да се свържете с тях, когато правите изчисления.

1. На разстояние от Слънцето до която и да е точка от пространството, което е приблизително равно на разстоянието до Земята, осветлението е сто и тридесет и пет хиляди лукса.
2. Нашата планета има атмосфера, която поглъща част от радиацията. Следователно, повърхността на земята е осветена за максимум сто хиляди лукса.
3. През лятото средните географски ширини по обяд са осветени със седемнадесет хиляди лукса при ясно време и петнадесет хиляди луксозни облачета.
4. През нощта на пълнолуние осветлението е две десети от апартамент. Светлината на звездите на безлунна нощ дава само една или две хиляди лукса.
5. За да прочетете книгата, се нуждаете от поне тридесет и петдесет лукса.
6. Когато човек гледа филм в киносалон, светлинният поток е около сто лукс. Най-тъмните сцени ще имат фигура от осемдесет лукса, а образа на ярък, слънчев ден ще "дръпне" на сто и двайсет.
7. Залез или изгрев над морето ще даде осветление от около хиляда лукса. В този случай, на дълбочина петдесет метра, осветлението ще бъде около 20 lux. Водата абсорбира слънчевата светлина много добре.