Формула за осветяване

Днес ще ви разкажем всичко за формулата за осветяване на открити площи и на закрито, както и ще дадем стойностите 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 светлина от свещи.

Някои съжалиха да харчат пари за восъчни светлини или този начин за удължаване на деня просто не беше наличен. Тогава те използваха алтернативни варианти за гориво - масло, животински мазнини, дърва. Например, българските селски жени от средната лента цял живот са тъкали лен на 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 труден и изисква спокойствие. За жените беше важно никой да не стъпва върху платното, за да не объркат децата нишките, а мъжете да не разсейват.

Но при такъв живот има една опасност: светлинният поток (ще дадем формулата по-долу) от фенерчето е много нисък. Очите се напрегнаха и жените бързо загубиха зрението си.

Осветление и обучение

Но възрастните, когато изпращат децата си на училище, трябва да мислят за по-прозаични неща от възторг или разочарование. Родителите и учителите са загрижени за удобството 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.

Подобни видеа

Осветление и работа

Не напразно училищата провеждат проверки, при които се прилага формула за изчисляване на осветеността на стаите за класове. Децата на десет или единадесет не правят нищо друго, освен да четат и пишат. След това пишат домашните си вечер, като отново не се разделят с химикалки, тетрадки и учебници. След това съвременните тийнейджъри също са заседнали в 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 работа.

Всеки вид работа изисква своя собствена светлинна мощност. Формулата за изчисление винаги взема предвид това, което човек прави 8 часа на ден. Например, часовникар или бижутер трябва да вземе предвид най-малките детайли и нюанси на цветовете. Затова работното място на хората от тази професия изисква големи и ярки лампи. Ботаник, който изучава растенията от тропическите гори, напротив, трябва постоянно да стои в здрача. Орхидеите и бромелиите са свикнали с факта, че горният слой дървета отнема почти цялата слънчева светлина.

Стигаме директно до формулата за осветяване. Математическият му израз изглежда така:

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 вземат предвид много малки сегменти и парчета. Тоест учените сумират осветеността на всички тези малки области, за да получат крайния резултат. Единицата за осветеност е лукс. Физическото значение на един лукс е такъв светлинен поток, за който има един лумен на квадратен метър. Луменът от своя страна е много специфична стойност. Това означавасветлинният поток, излъчван от точков изотропен източник (следователно светлината е монохроматична). Светлинният интензитет на този източник е равен на една кандела за телесен ъгъл от един стерадиан. Единицата за осветеност е комплексна стойност, която включва понятието "кандела". Физическото значение на последното определение е следното: интензитетът на светлината в известна посока от източник, който излъчва монохроматично лъчение с честота 540 10 12 Hz (дължината на вълната е във видимата област на спектъра), а енергийният интензитет на светлината е 1/683 W / sr.

Понятия, свързани с осветлението

Разбира се, всички тези концепции 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 по-подробно.

Индексът 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 излъчване. Освен това хората виждат централната част на тази скала (отнася се за зеления цвят) много по-добре от маргиналните области (червено и лилаво). Тоест, всъщност човек не възприема 100% от фотоните с жълт или син цвят. В същото време има устройства, които са лишени от такава грешка. Намалените стойности, с които работи формулата за осветеност (светлинен поток, например) и които се обозначават с гръцката буква "υ", се коригират за човешкото зрение.

Генератор на монохроматично лъчение

В самата основа, както бе споменато по-горе, е броят на фотоните сопределена дължина на вълната, които се излъчват в определена посока за единица време. Дори най-монохроматичният лазер има известно разпределение на дължината на вълната. И той със сигурност трябва да се ориентира към 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 на Вселената не може да се нарече така. И така, точковият източник на светлина е фотонен генератор, който излъчва равен брой кванти на електромагнитното поле във всички посоки, размерът му е равен на математическа точка. Има обаче един трик, той може да направи истински обект точков източник: ако разстоянието, до 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, кладенец, парк

Със сигурност внимателен читател забеляза следното: в ярък слънчев ден открита площ изглежда много по-осветена от поляна или тревна площ, затворена от едната страна. Ето защо морският бряг е толкова привлекателен: там винаги е слънчево и топло. Но дори голяма поляна в гората е по-тъмна и по-студена. И 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 зона.

Кръг, овал, ъгъл

Всички тези понятия са свързани с геометрията. Но сега ще говорим за феномен, който е пряко свързан с формулата за осветяване и следователно с физиката. До този момент се приемаше, че светлината пада върху повърхносттаперпендикулярно, право надолу. Това, разбира се, също е приблизително. При това условие разстоянието от източника на светлина означава спад на осветеността пропорционално на квадрата на разстоянието. По този начин звездите, които човек вижда с невъоръжено око в небето, са или разположени не толкова далеч от нас (всички те принадлежат към галактиката Млечен път), или много ярки. Но ако светлината пада върху повърхността под ъгъл, нещата са различни.

Представете си фенерче. 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, така да се каже, „размазан“ върху голяма площ. Интензитетът на светлината зависи от ъгъла на падане според косинусния закон.

Пролет, зима, есен

Заглавието звучи като заглавие на красив филм. Но наличието на сезони зависи пряко от ъгъла, под който светлината пада в най-високата си точка на повърхността на планетата. И в момента не става въпрос само за Земята. Сезони 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 че сезонът ще бъде по-студен. В момента на най-голямото отклонение на планетата в полукълбото царува зимата, в момента на най-малкото - лятото.

Цифри и факти

За да не бъдем голословни, представяме малко данни. Предупреждаваме ви: всички те са осреднени и не са подходящи за решаване на конкретни проблеми. Освен това има директории за повърхностно осветяване от различни видове източници. По-добре е да се свържете с тях, когато правите изчисления.

На разстояние от Слънцето до всякоточка в 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.
През лятото средните географски ширини по обяд са осветени със седемнадесет хиляди лукса при ясно време и с петнадесет хиляди лукса при облачно време.
В нощта на пълнолуние осветеността е две десети от лукса. Светлината на звездите в безлунна нощ дава само една или две хилядна от лукса.
Четенето на книга изисква поне тридесет до петдесет лукса осветление.
Когато човек гледа филм в кино, 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.