Vzorec osvětlení. Síla světla. Světelný tok. Světelné zdroje

Dnes o tom povíme osvětlení

Svíčka a točící se kolo

Před rozsáhlou elektrifikací byl zdrojem světla slunce, měsíc, oheň a svíčka. Vědci již v patnáctém století dokázali vytvořit systém čoček pro zvýšení osvětlení, ale většina lidí pracovala a žila při svíčkách.

Někteří se omlouvali, že utrácejí peníze na voskových světelných zdrojích, nebo tento způsob prodloužení dne byl prostě nedostupný. Pak byly použity alternativní varianty pohonných hmot - olej, živočišný tuk, dřevo. Například ruské rolnické ženy středního proužku po celý svůj život toulaly lnu pod velením oběda. Čtenář se může zeptat: "Proč se to musí dělat v noci?" Konečný koeficient přirozeného denního světla je mnohem vyšší. Faktem je, že v době denního světla měly rolnické ženy mnoho dalších obav. Navíc proces tkaní je velmi pečlivý a vyžaduje klid. Pro ženy bylo důležité, aby na plátně nikdo nechodil, aby děti nenamáhaly vlákno a muži by neměli rozptýlit.

Ale s takovým životem existuje jedno nebezpečí: světelný tok (vzorec, který dáme níže) z luny je velmi nízký. Oči byly přehnané a ženy rychle ztratily zrak.

Osvětlení a trénink

Když první žákovi odchází do školy 1. září, jsou úzkostlivě čekají na zázraky. Jsou zachyceny pravítkem, květinami, krásným tvarem. Zajímají se, co bude jejich učitel, s kým budou sedět u jednoho stolu. A tyto pocity si člověk pamatuje po celý život.

Ale dospělí, když posílají své děti do školy, by měli přemýšlet o více prozaických věcech než o potěšení nebo zklamání. Rodiče a učitelé se starají o pohodlí školního stolu, velikost učebny, kvalitu křídy a vzorec pro osvětlení místnosti. Tyto sazby mají normy pro děti všech věkových kategorií. Studenti by proto měli být vděční, že lidé předem uvažovali nejen o učebních osnovách, ale také o materiální stránce problému.

Osvětlení a práce

Neexistuje nic, co by školy prováděly inspekce, ve kterých se uplatňuje vzorec pro výpočet osvětlení učeben. Děti deset nebo jedenáct let dělají jen to, co čtou a čte. Pak večer dělají domácí úkoly, znovu bez rozluštění s pery, notebooky a učebnicemi. Po tom, moderní adolescenti také držet v různých obrazovkách. Výsledkem je, že celý život žáka je spojen s břemenem na zrak. Ale škola je jen začátek životní cesty. Dále všichni tito lidé čekají na střední školu a práci.

Každý typ práce vyžaduje vlastní světelný tok. Vzorec pro výpočet vždy bere v úvahu to, co člověk dělá po dobu 8 hodin denně. Například hodinář nebo klenotník by měl zvážit nejmenší detaily a odstíny barev. Pracoviště lidí v této profesi proto vyžaduje velké a jasné lampy. A botanik, který studuje rostliny tropického lesa, musí naopak neustále zůstat v soumraku. Orchideje a bromelidy se používají k tomu, že horní vrstva stromů odvádí téměř veškeré sluneční světlo.

Vzorec

Orientujeme se přímo na vzorec osvětlení. Jeho matematický výraz vypadá takto:

E_upsilon- = dPhi-_upsilon- / dsigma-.

Zvažte výraz blíže. Je zřejmé, že E_upsilon- - to je osvětlení Phi-_upsilon- Je světelný tok a sigma - je malá jednotka oblasti, do které proud spadá. Je vidět, že E je integrální množství. To znamená, že jsou zvažovány velmi malé segmenty a kusy. To znamená, že vědci shrnou osvětlení všech těchto malých oblastí, aby získali konečný výsledek. Jednotka osvětlení je lux. Fyzikální význam jednoho apartmá je světelný tok, pro který je jeden lumin na metr čtvereční. Lumen, podle pořadí, je velmi specifická hodnota. Označuje světelný tok vyzařovaný bodovým izotropním zdrojem (tudíž, světlo monochromatické). Síla světla tohoto zdroje se rovná jedné svíce v tuhém úhlu jednoho steradiánu. Jednotka osvětlení je složité množství, které zahrnuje koncept "svíčky". Fyzický význam posledně definované definice je následující: intenzita světla ve známém směru ze zdroje, který vydává monochromatické záření s frekvencí 540middot-10^12. Hz (vlnová délka leží ve viditelné oblasti spektra) a energetická síla světla je 1/683 W / cp.

Pojmy týkající se osvětlení

Samozřejmě, všechny tyto koncepce na první pohled vypadají jako kulový kůň ve vakuu. V přírodě nejsou takové zdroje. A pozorný čtenář si jistě položí otázku: "Proč je to nutné?" Ale fyzici potřebují porovnávat. Proto musí zavést určité normy, které musí být orientovány. Vzorec osvětlení je jednoduchý, ale mnoho může být nepochopitelné. Zjistíme to podrobněji.

Index "upsilon;"

Index upsilon - znamená, že hodnota není přesně fotometrická. A to je způsobeno skutečností, že lidské schopnosti jsou omezené. Například oko vnímá pouze viditelné spektrum elektromagnetického záření. A centrální část této stupnice (odkazuje se na zelenou barvu), lidé vidí mnohem lépe než krajní oblasti (červená a fialová). To znamená, že člověk nevníma 100% fotonů žluté nebo modré. V tomto případě existují zařízení, která postrádají takovou chybu. Zmenšené hodnoty, které ovládají vzorec osvětlení (například světelný tok) a které jsou označeny řeckým písmem "upsilon;", mají korekci pro lidské vidění.

Generátor monochromatického záření

Na samotném základě, jak již bylo uvedeno výše, spočívá počet fotonů s určitou vlnovou délkou, které jsou vydávány v určitém směru za jednotku času. Dokonce i nejvíce monochromatický laser má nějakou distribuci nad vlnovou délkou. A určitě musí něco držet. Proto fotony nejsou vyzařovány ve všech směrech. Ale ve vzorci existuje taková koncepce jako "bodový zdroj světla". Jedná se o jiný model, jehož cílem je sjednotit nějakou hodnotu. A žádný objekt vesmíru nemůže být nazván. Takže bodovým zdrojem světla je fotonový generátor, který vydává stejný počet kvant elektromagnetického pole ve všech směrech, jeho velikost se rovná matematickému bodu. Existuje však jedna mazanost, může se stát skutečným bodovým zdrojem: pokud je vzdálenost, na kterou fotony dosáhnou, je ve srovnání s rozměry generátoru velmi velká. Takže naše centrální hvězda je Slunce, ale vzdálené hvězdy jsou body.

Gazebo, no, park

Věnovaná čtenářka si jistě všimla následující: v jasném, slunečním dni se zdá, že otevřená oblast je mnohem silně osvětlená než na jedné straně uzavřená zátoka nebo trávník. Proto pobřežní město tak naznačuje, že je vždy slunečné a teplé. Ale i velká lesní lesa v lese je tmavší a chladnější. A mělký vrt je špatně nemocný v nejjasnější den. Je to proto, že pokud člověk vidí jen část oblohy, do jeho oka zasáhne méně fotonů. Koeficient přírodního osvětlení se vypočítá jako poměr toku světla z celé oblohy k viditelné oblasti.

Kruh, oválný, úhel

Všechny tyto koncepty mají co do činění s geometrií. Ale teď mluvíme o jevu, který se přímo vztahuje k vzorci osvětlení a následně k fyzice. Až dosud se předpokládalo, že světlo dopadá na povrch kolmo, přísně dolů. To je samozřejmě také aproximace. Pokud je tato podmínka splněna, vzdálenost od světelného zdroje znamená, že osvětlení je úměrné čtverci vzdálenosti. Takže hvězdy, které člověk vidí pouhým okem na obloze, nebo se nacházejí ne tak daleko od nás (všechny patří k galaxii Mléčné dráhy), nebo velmi jasné. Ale pokud světlo dopadne na povrch pod úhlem, je to jiné.

Představte si baterku. Vytvoří kulaté světlo, když je nasměrováno přesně kolmo k zdi. Pokud ho nakloníte, bod změní svůj tvar na ovál. Jak je známo z geometrie, oválná oblast je větší. A protože svítilna je stejná, znamená to, že síla světla je stejná, ale je to jako "rozmazané" na velké ploše. Síla světla závisí na úhlu dopadu podle zákonů kosinusu.

Jaro, zima, podzim

Titul zní jako název krásného filmu. Ale přítomnost ročních období přímo závisí na úhlu, ve kterém světlo klesá v jeho nejvyšším bodě na povrchu planety. A v tuto chvíli to není jen o Zemi. Roční období existují na jakémkoli objektu sluneční soustavy, jehož osa rotace je nakloněná vzhledem k ekliptice (například na Marsu). Čtenář pravděpodobně už uhodl: čím větší úhel sklonu, tím méně fotonů na čtvereční kilometr povrchu za sekundu. Takže bude chladnější období. V době největší odchylky planety v polokouli převládá zima v době nejmenšího léta.

Čísla a fakta

Abychom nebyli neopodstatněni, dáme nějaké údaje. Varujeme: všechny jsou zprůměrovány a nejsou vhodné k řešení konkrétních problémů. Kromě toho existují adresáře osvětlení povrchů různými typy zdrojů. Je lepší kontaktovat je při výpočtech.

1. Ve vzdálenosti od Slunce k jakémukoli bodu prostoru, který je zhruba rovný vzdálenosti od Země, je osvětlení sto třicet pět tisíc luxů.
2. Naše planeta má atmosféru, která absorbuje část záření. Proto je povrch země osvětlen nejvýše sto tisíc luxů.
3. V létě jsou v poledne osvětleny sedmnáct tisíc luxů za jasného počasí a patnáct tisíc luxů.
4. V noci na úplňku je osvětlení dvě desetiny apartmánu. Světlo hvězd na noci bez měsíce dává jen jeden nebo dva tisíce luxů.
5. Chcete-li číst knihu, potřebujete nejméně třicet padesát luxů.
6. Když člověk sleduje film v kině, světelný tok je asi 100 luxů. Nejtemnější scény budou mít obraz osmdesáti luxů a obraz jasného, ​​slunečného dne bude "trvat" o sto dvacet.
7. Západ slunce nebo východ slunce nad mořem poskytne osvětlení asi tisíc luxů. V tomto případě bude v hloubce padesáti metrů osvětlení asi 20 luxů. Voda absorbuje sluneční světlo velmi dobře.