Днес ще ви разкажем всичко за формулата за осветяване за открити площи и на закрито, както и ще дадем големината на светлинния поток при различни обстоятелства.
Свещ и въртящо се колело
Преди широко разпространената електрификация източникът на светлина е бил слънцето, луната, огънят и свещта. Учените още през петнадесети век успяха да създадат система от лещи за подобряване на осветеността, но повечето хора работеха и живееха на светлината на свещи.
Някои съжаляваха, че харчат пари за восъчни лампи или този начин за удължаване на деня просто не беше наличен. След това използваха алтернативни горива – олио, животинска мазнина, дърва. Например руските селски жени от средната лента през целия си живот тъкат лен при светлината на факла. Читателят може да попита: "Защо това трябваше да се прави през нощта?" В крайна сметка коефициентът на естествена светлина през деня е много по-висок. Факт е, че през деня селските жени имаха много други грижи. Освен това процесът на тъкане е много старателен и изисква спокойствие. За жените беше важно никой да не стъпва върху платното, за да не бъркат децата, а мъжете да не разсейват.
Но при такъв живот има една опасност: светлинният поток (ние формулирамедайте малко по-ниско) от факлата е много ниско. Очите се напрегнаха и жените бързо загубиха зрението си.
Осветление и обучение
Когато първокласниците тръгват на училище на първи септември, те очакват чудеса с вълнение. Те са уловени от владетеля, цветя, красива форма. Интересуват се какъв ще бъде учителят им, с кого ще седят на една маса. И човек помни тези чувства до края на живота си.
Но възрастните, когато изпращат децата си на училище, трябва да мислят за по-прозаични неща от наслада или разочарование. Родителите и учителите са загрижени за комфорта на бюрото, размера на класната стая, качеството на тебешира и формулата за осветление в стаята. Тези показатели имат норми за деца от всички възрасти. Затова учениците трябва да са благодарни, че хората са обмислили предварително не само учебната програма, но и материалната страна на въпроса.
Осветление и работа
Не случайно училищата провеждат проверки, в които се прилага формула за изчисляване на осветеността на стаите за класове. Децата на десет или единадесет не правят нищо друго, освен четат и пишат. След това си правят домашните вечер, като отново не се разделят с химикалки, тетрадки и учебници. След това съвременните тийнейджъри също се придържат към различни екрани. В резултат на това целият живот на ученик е свързан с натоварване на зрението. Но училището е само началото на живота. Освен това всички тези хора чакат университет и работят.
Всеки вид работа изисква собствена светлинна мощност. Формулата за изчисление винаги отчита товачовек работи по 8 часа на ден. Например часовникар или бижутер трябва да вземе предвид най-малките детайли и нюанси на цветовете. Следователно работното място на хората от тази професия изисква големи и ярки лампи. Ботаник, който изучава растенията на тропическите гори, напротив, трябва постоянно да стои в здрача. Орхидеите и бромелиите са свикнали с факта, че горното ниво на дърветата поема почти цялата слънчева светлина.
Формула
Идва директно към формулата за осветяване. Нейният математически израз изглежда така:
Eυ=dΦυ / dσ.
Нека разгледаме по-отблизо израза. Очевидно Eυ е осветеността, тогава Φυ е светлинният поток, а σ е малка единица площ, върху която пада потокът. Може да се види, че E е интегрална стойност. Това означава, че се разглеждат много малки сегменти и парчета. Тоест учените сумират осветяването на всички тези малки площи, за да получат крайния резултат. Единицата за осветеност е лукс. Физическият смисъл на един лукс е такъв светлинен поток, за който има един лумен на квадратен метър. Луменът от своя страна е много специфична стойност. Той обозначава светлинния поток, излъчван от точков изотропен източник (следователно монохроматична светлина). Светлинният интензитет на този източник е равен на една кандела на плътен ъгъл от един стерадиан. Единицата за осветление е сложна стойност, която включва понятието "кандела". Физическият смисъл на последното определение е следният: интензитетът на светлината в известна посока от източник, койтоизлъчва монохроматично лъчение с честота 540 1012 Hz (дължината на вълната е във видимата област на спектъра), а енергийната интензивност на светлината е 1/683 W/sr.
Светлинни концепции
Разбира се, всички тези понятия на пръв поглед изглеждат като сферичен кон във вакуум. Такива източници не съществуват в природата. И внимателният читател със сигурност ще си зададе въпроса: „Защо е необходимо това?“Но физиците имат нужда да сравняват. Следователно те трябва да въведат определени норми, от които трябва да се ръководят. Формулата за осветяване е проста, но много неща могат да бъдат неясни. Нека го разбием.
Индекс "υ"
Индекс υ означава, че стойността не е съвсем фотометрична. И това се дължи на факта, че човешките възможности са ограничени. Например, окото възприема само видимия спектър на електромагнитното лъчение. Освен това хората виждат централната част на тази скала (отнася се до зеления цвят) много по-добре от маргиналните зони (червено и лилаво). Тоест всъщност човек не възприема 100% фотони от жълт или син цвят. В същото време има устройства, които са лишени от такава грешка. Намалените стойности, върху които работи формулата за осветеност (светлинен поток, например) и които се означават с гръцката буква "υ", са коригирани за човешкото зрение.
Монохроматичен радиационен генератор
В основата, както бе споменато по-горе, е броят на фотоните с определена дължинавълни, които се излъчват в определена посока за единица време. Дори и най-монохроматичният лазер има известно разпределение на дължината на вълната. И със сигурност трябва да се захване с нещо. Това означава, че фотоните не се излъчват във всички посоки. Но във формулата има такова нещо като „точков източник на светлина“. Това е друг модел, предназначен да унифицира определена стойност. И нито един обект от Вселената не може да се нарече така. И така, точковият източник на светлина е фотонен генератор, който излъчва равен брой кванти на електромагнитно поле във всички посоки, неговият размер е равен на математическа точка. Има обаче един трик, той може да направи реален обект точков източник: ако разстоянието, на което достигат фотоните, е много голямо в сравнение с размера на генератора. Така нашата централна звезда Слънцето е диск, но далечните звезди са точки.
Беседка, добре, парк
Със сигурност един внимателен читател забеляза следното: в ярък слънчев ден една открита площ изглежда много по-осветена от поляна или поляна, затворена от едната страна. Следователно морският бряг е толкова примамлив: там винаги е слънчево и топло. Но дори голяма поляна в гората е по-тъмна и по-студена. А плиткият кладенец е слабо осветен в най-светлия ден. Това е така, защото ако човек вижда само част от небето, по-малко фотони достигат до окото му. Коефициентът на естествена осветеност се изчислява като съотношението на светлинния поток от цялото небе към видимата област.
Кръг, овал, ъгъл
Всички тезипонятията са свързани с геометрията. Но сега ще говорим за явление, което е пряко свързано с формулата за осветяване и следователно с физиката. До този момент се приемаше, че светлината пада върху повърхността перпендикулярно, строго надолу. Това, разбира се, също е приблизително. При това условие разстоянието от източника на светлина означава спад в осветеността пропорционално на квадрата на разстоянието. По този начин звездите, които човек вижда с просто око на небето, са или разположени не толкова далеч от нас (всички те принадлежат към галактиката Млечния път), или много ярки. Но ако светлината удари повърхността под ъгъл, нещата са различни.
Помислете за фенерче. Той дава кръгло светлинно петно, когато е насочено строго перпендикулярно на стената. Ако го наклоните, петното ще промени формата си на овал. Както знаете от геометрията, овалът има по-голяма площ. И тъй като фенерчето е все същото, това означава, че интензитетът на светлината е същият, но е сякаш „размазан“върху голяма площ. Интензитетът на светлината зависи от ъгъла на падане според закона на косинуса.
Пролет, зима, есен
Заглавието звучи като заглавието на красив филм. Но наличието на сезони директно зависи от ъгъла, под който светлината пада в най-високата си точка на повърхността на планетата. И в момента не става въпрос само за Земята. Сезоните съществуват на всеки обект в Слънчевата система, чиято ос на въртене е наклонена спрямо еклиптиката (например на Марс). Читателят вероятно вече се е досетил: колкото по-голям е ъгълът на наклон, толкова по-малко фотони на квадратен километър повърхност в секунда. Така чесезонът ще е по-студен. В момента на най-голямото отклонение на планетата в полукълбото цари зимата, в момента на най-малкото - лятото.
Цифри и факти
За да не бъдем неоснователни, ето някои данни. Предупреждаваме ви: всички те са осреднени и не са подходящи за решаване на конкретни проблеми. Освен това има директории за повърхностно осветление от различни видове източници. По-добре е да се позовавате на тях, когато правите изчисления.
- На разстояние от Слънцето до която и да е точка от пространството, което е приблизително равно на разстоянието до Земята, осветеността е сто тридесет и пет хиляди лукса.
- Нашата планета има атмосфера, която абсорбира част от радиацията. Следователно повърхността на земята е осветена с максимум сто хиляди лукса.
- Летните средни ширини са осветени по обяд със седемнадесет хиляди лукса при ясно време и с петнадесет хиляди лукса при облачно време.
- В нощ на пълнолуние, осветеността е две десети от лукса. Звездната светлина в безлунна нощ е само една или две хилядна от лукса.
- Четенето на книга изисква поне тридесет до петдесет лукса осветеност.
- Когато човек гледа филм в киното, светлинният поток е около сто лукса. Най-тъмните сцени ще имат индикатор от осемдесет лукса, а изображението на ярък слънчев ден ще „дърпа“сто и двадесет.
- Залез или изгрев над морето ще даде осветеност от около хиляда лукса. В същото време на дълбочина от петдесет метра осветеността ще бъде около 20 лукса. Водата абсорбира много добре слънчевата светлина.
