Formula de iluminare. Puterea luminii. Fluxul luminos. Surse de lumină

Astăzi vom spune totul formula de iluminare

Lumanarea și rotița

Înainte de electrificarea pe scară largă, sursa de lumină era soarele, luna, focul și o lumânare. Oamenii de știință deja din secolul al XV-lea au reușit să creeze un sistem de lentile pentru îmbunătățirea iluminării, dar cei mai mulți oameni au lucrat și au trăit la lumina lumânărilor.

Unii s-au răzbunat pentru a cheltui bani pe surse de lumină de ceară, sau în acest fel, extinderea zilei a fost pur și simplu indisponibilă. Apoi au fost folosite alternative de combustibil - ulei, grăsimi animale, lemn. De exemplu, femeile țărănești rusești din mijlocul benzii își trăiau toată viața în lumina prânzului. Cititorul poate întreba: "De ce a trebuit să se facă noaptea?" La urma urmei, coeficientul de lumină naturală este mult mai mare. Faptul este că în timpul zilei, femeile țărănești aveau multe alte preocupări. În plus, procesul de țesere este foarte dureros și necesită calm. Pentru femei, a fost important ca nimeni nu va pas pe panza, astfel încât copiii să nu se confunda pielea, in timp ce barbatii nu sunt distras.

Dar cu o astfel de viață există un pericol: fluxul de lumină (formula pe care o vom da mai jos) de la lunya este foarte scăzută. Ochii erau supraexpuse, iar femeile au pierdut rapid vederea.

Iluminat și instruire

Când elevii de clasă întâi merg la școală la 1 septembrie, ei așteaptă cu nerabdare miracolele. Sunt prinși cu un conducător, cu flori, cu o formă frumoasă. Ei sunt interesați de ceea ce va fi profesorul lor, cu care vor sta la un birou. Și aceste sentimente își amintește de om pentru viață.

Dar adulții, atunci când își trimit copiii la școală, ar trebui să se gândească mai mult la lucruri prozaice decât la încântare sau dezamăgire. Părinții și profesorii sunt preocupați de confortul de birourile lor, dimensiunea clasă, calitatea cretă, și lumina ambiantă cu formula. Aceste rate au norme pentru copiii de toate vârstele. Prin urmare, elevii ar trebui să fie recunoscători pentru faptul că oamenii au gândit în avans nu numai curriculumul, ci și aspectul material al problemei.

Iluminarea și munca

Nu este absolut necesar ca școlile să efectueze inspecții în care să se aplice formula pentru calcularea iluminării sălilor de studiu. Copiii cu vârsta de zece sau unsprezece ani fac doar ceea ce citesc și scriu. Apoi fac temele seara, din nou fara a se desparti cu pixuri, notebook-uri si manuale. După aceasta, adolescenții moderni se țin de asemenea în diverse ecrane. Ca urmare, întreaga viață a unui elev este asociată cu o povară asupra vederii. Dar școala este doar începutul căii de viață. Apoi, toți acești oameni așteaptă liceu și muncă.

Fiecare tip de lucrare necesită propriul flux de lumină. Formula de calcul ia în considerare întotdeauna ceea ce face o persoană timp de 8 ore pe zi. De exemplu, un ceasornicar sau un bijutier ar trebui să ia în considerare cele mai mici detalii și nuanțe de culori. Prin urmare, locul de muncă al oamenilor din această profesie necesită lămpi mari și strălucitoare. Și botanistul, care studiază plantele pădurii tropicale, dimpotrivă, trebuie să rămână în mod constant în amurg. Orhideele și bromeliile sunt folosite pentru faptul că nivelul superior al arborilor îndepărtează aproape toată lumina soarelui.

formulă

Ne apropiem direct de formula iluminării. Expresia sa matematică arată astfel:

E_upsilon- = dPhi-_upsilon- / dsigma-.

Luați în considerare expresia mai aproape. Este evident că E_upsilon- - atunci eo iluminare Phi-_upsilon- Este fluxul de lumină și sigma - este micul unitate de zonă la care cade fluxul. Se poate observa că E este o cantitate integrală. Aceasta înseamnă că sunt luate în considerare segmente și bucăți foarte mici. Asta este, oamenii de stiinta rezuma iluminarea tuturor acestor zone mici pentru a obtine rezultatul final. Unitatea de iluminare este lux. Sensul fizic al unei suită este un flux luminos, pentru care un lumen pe metru pătrat. Lumen, la rândul său, este o valoare foarte specifică. Acesta denotă fluxul luminii emise de o sursă izotropă punct (deci, lumină monocromatică). Puterea luminii acestei surse este egală cu o candelă într-un unghi solid de un steradian. Unitatea de iluminare este o cantitate complexă care include conceptul de "candela". Sensul fizic al celei de-a doua definiții este următorul: intensitatea luminii într-o direcție cunoscută de la o sursă care emite radiații monocromatice cu o frecvență de 540middot-10¹² Hz (lungimea de undă se află în regiunea vizibilă a spectrului), iar puterea energetică a luminii este de 1/683 W / cp.

Concepte legate de iluminare

Desigur, toate aceste concepte, la prima vedere, arata ca un cal sferic într-un vid. Nu există astfel de surse în natură. Și cititorul atent va pune cu siguranță întrebarea: "De ce este necesar acest lucru?" Dar fizicienii au nevoie să se compare. În consecință, trebuie să introducă anumite norme, care trebuie orientate. Formula de iluminare este simplă, dar multe pot fi de neînțeles. Vom dezvălui acest lucru în detaliu.

Indexul "upsilon;"

index upsilon- înseamnă că valoarea nu este destul de fotometrică. Și acest lucru se datorează faptului că capacitățile umane sunt limitate. De exemplu, ochiul percepe doar spectrul vizibil al radiației electromagnetice. Mai mult decât atât, partea centrală a scalei (se aplică verde) oamenii văd mult mai bine decât zonele de margine (roșu și violet). Aceasta este, de fapt, o persoană nu percepe 100% din fotoni galbeni sau albastri. În acest caz, există dispozitive cărora le lipsește o astfel de eroare. Dimensiuni reduse, care funcționează cu formula iluminarii (flux luminos, de exemplu) și sunt desemnate prin litera grecească «upsilon-», au corecție pentru ochiul uman.

Generator de radiații monocromatice

La baza, așa cum sa menționat deja mai sus, se află numărul de fotoni cu o anumită lungime de undă, care sunt emise într-o anumită direcție pe unitate de timp. Chiar și cel mai monocromatic laser are o distribuție pe lungimi de undă. Și cu siguranță trebuie să țină ceva. Prin urmare, fotonii nu sunt emise în toate direcțiile. Dar în formula există un astfel de concept ca o "sursă punctuală de lumină". Acesta este un alt model, conceput pentru a unifica o anumită valoare. Și nici un obiect al universului nu poate fi numit așa. Deci, o sursă de lumină punctuală este un generator de fotoni care emite un număr egal de quanta dintr-un câmp electromagnetic în toate direcțiile, dimensiunea lui fiind egală cu un punct matematic. Cu toate acestea, există o viclenie, poate face un obiect real o sursă de punct: dacă distanța până la care ajunge fotonul este foarte mare în comparație cu dimensiunile generatorului. Astfel, vedeta noastră centrală este Soarele, dar vedetele îndepărtate sunt puncte.

Gazebo, bine, parc

Cu siguranță un cititor atent observat următoarele: o zi însorită, teren deschis pare iluminat mult mai puternic decât partea închisă a câmpului sau de gazon. Prin urmare, litoral, astfel încât beckons: este întotdeauna soare și cald. Dar chiar și o poală mare în pădure este mai întunecată și mai rece. Iar un puț superficial este bolnav în cea mai strălucită zi. Acest lucru se datorează faptului că, dacă o persoană vede doar o parte a cerului, mai puțini fotoni ating ochiul său. Coeficientul de lumină naturală și se calculează ca raportul dintre fluxul luminos din întregul cer la porțiunea vizibilă.

Cerc, oval, unghi

Toate aceste concepte au legătură cu geometria. Dar acum ne vom concentra asupra fenomenului, care este direct legată de ecuația de iluminare și, prin urmare, la fizica. Până în prezent se presupunea că lumina cade pe suprafață perpendiculară, strict în jos. Aceasta, desigur, este, de asemenea, o aproximare. Sub rezerva acestei condiții prin îndepărtarea sursei de lumină înseamnă iluminarii picătură proporțională cu pătratul distanței. Astfel, stelele pe care o vede cu ochiul liber pe cer, sau nu sunt situate atât de departe de noi (toate dintre ele fac parte din Calea Lactee), sau foarte luminoase. Dar, dacă lumina cade pe suprafața la un unghi, totul este diferit.

Imaginați-vă o lanternă. Oferă un punct rotund de lumină atunci când este îndreptat strict perpendicular pe perete. Dacă îl încliniți, locul își va schimba forma într-o ovală. După cum se știe din geometrie, zona ovală este mai mare. Și din moment ce lanterna este aceeași, înseamnă că puterea luminii este aceeași, dar este ca și cum ar fi "murdară" pe o suprafață mare. Puterea luminii depinde de unghiul de incidență în conformitate cu legea cosinusului.

Primavara, iarna, toamna

Titlul sună ca titlul unui film minunat. Dar prezența anotimpurilor depinde direct de unghiul în care lumina cade la cel mai înalt punct de pe suprafața planetei. Și în acest moment nu este vorba despre Pământ. Anotimpurile există pe orice obiect al sistemului solar, a cărui axă de rotație este înclinată față de ecliptic (de exemplu, pe Marte). Cititorul probabil a ghicit deja: cu cât unghiul de înclinare este mai mare, cu atât fotonii sunt mai mici pe kilometru pătrat de suprafață pe secundă. Deci, cu atât mai rece va fi sezonul. În momentul celei mai mari deviații a planetei din emisferă, iarnă predomină, în timpul celui mai mic - vară.

Cifre și fapte

Pentru a nu fi neîntemeiți, dăm câteva date. Noi avertizăm: toate sunt medii și nu sunt potrivite pentru rezolvarea problemelor specifice. În plus, există directoare de iluminare a suprafețelor prin diferite tipuri de surse. Este mai bine să îi contactați atunci când faceți calcule.

1. La o distanta de la soare la orice punct din spațiu, care este aproximativ egală cu distanța de la Pământ, iluminarea este de o sută treizeci și cinci de mii lux.
2. Planeta noastră are o atmosferă care absoarbe o parte din radiație. Prin urmare, suprafața pământului este luminată pentru maximum o sută de mii lux.
3. În vara, latitudinea la mijlocul lunii este luminată de șaptesprezece mii de lux pe vreme rece și de cincisprezece mii de suprapuneri de lux.
4. Noaptea pe lună plină, iluminarea este de două zecimi dintr-o suită. Lumina stelelor pe o noapte fără lună dă doar una sau două mii de lux.
5. Pentru a citi cartea, aveți nevoie de cel puțin treizeci și cinci de lux.
6. Când o persoană urmărește un film într-un cinematograf, fluxul luminos este de aproximativ o sută de lux. Cele mai întunecate scene vor avea o cifră de optzeci de lux și imaginea unei zile luminoase și însorite va "trage" cu o sută douăzeci.
7. Apusul sau răsăritul pe mare vor da o iluminare de aproximativ o mie de lux. În acest caz, la o adâncime de 50 de metri, iluminarea va fi de aproximativ 20 lux. Apa absoarbe foarte bine lumina soarelui.