Danas ćemo vam reći sve o formuli osvjetljenja za otvorene prostore i zatvorene prostore, kao i dati veličinu svjetlosnog toka u različitim okolnostima.
Svijeća i kolovrat
Prije raširene elektrifikacije, izvor svjetlosti bili su sunce, mjesec, vatra i svijeća. Znanstvenici su već u petnaestom stoljeću uspjeli stvoriti sustav leća za poboljšanje osvjetljenja, ali većina ljudi radila je i živjela uz svjetlost svijeća.
Nekima je bilo žao što su trošili novac na voštane svjetiljke, ili ovaj način produljenja dana jednostavno nije bio dostupan. Zatim su koristili alternativna goriva - ulje, životinjsku mast, drvo. Na primjer, ruske seljanke srednje trake cijeli su život tkale lan uz svjetlost baklje. Čitatelj može pitati: "Zašto se to moralo raditi noću?" Uostalom, koeficijent prirodne svjetlosti tijekom dana puno je veći. Činjenica je da su seljanke danju imale i mnoge druge brige. Osim toga, proces tkanja je vrlo mukotrpan i zahtijeva mir. Ženama je bilo važno da nitko ne kroči na platno, da djeca ne pobrkaju konce, a muškarci ne ometaju.
Ali s takvim životom postoji jedna opasnost: svjetlosni tok (mi formuliramodati malo niže) od baklje je vrlo nisko. Oči su napregnute i žene su brzo izgubile vid.
Rasvjeta i učenje
Kada prvašići krenu u školu prvog rujna, s uzbuđenjem očekuju čuda. Zarobljeni su vladarom, cvijećem, lijepim oblikom. Zanima ih kakav će im biti učitelj, s kim će sjediti za istim stolom. I osoba pamti te osjećaje do kraja života.
Ali odrasli bi, kada šalju svoju djecu u školu, trebali razmišljati o prozaičnijim stvarima od oduševljenja ili razočaranja. Roditelji i učitelji su zabrinuti za udobnost stola, veličinu učionice, kvalitetu krede i formulu osvjetljenja u sobi. Ovi pokazatelji imaju norme za djecu svih dobi. Stoga bi školarci trebali biti zahvalni što su ljudi unaprijed osmislili ne samo kurikulum, već i materijalnu stranu problema.
Rasvjeta i rad
Nije uzalud da škole provode inspekcije u kojima se primjenjuje formula za izračun osvijetljenosti prostorija za nastavu. Djeca od deset ili jedanaest godina ne rade ništa osim čitanja i pisanja. Zatim navečer rade zadaću, opet se ne odvajajući od olovaka, bilježnica i udžbenika. Nakon toga, moderni tinejdžeri također se drže raznih ekrana. Kao rezultat toga, cijeli život učenika povezan je s opterećenjem vida. Ali škola je samo početak života. Nadalje, svi ti ljudi čekaju sveučilište i posao.
Svaka vrsta posla zahtijeva vlastitu svjetlosnu snagu. Formula za izračun to uvijek uzima u obzirosoba radi 8 sati dnevno. Na primjer, urar ili draguljar mora uzeti u obzir najsitnije detalje i nijanse boja. Stoga radno mjesto ljudi u ovoj profesiji zahtijeva velike i svijetle svjetiljke. Botaničar koji proučava biljke prašume, naprotiv, treba stalno boraviti u sumraku. Orhideje i bromelije navikle su na činjenicu da gornji sloj drveća zauzima gotovo svu sunčevu svjetlost.
Formula
Dolazi izravno do formule osvjetljenja. Njezin matematički izraz izgleda ovako:
Eυ=dΦυ / dσ.
Pogledajmo pobliže izraz. Očito, Eυ je osvjetljenje, zatim je Φυ svjetlosni tok, a σ je mala jedinica površine na koju tok pada. Vidi se da je E integralna vrijednost. To znači da se uzimaju u obzir vrlo mali segmenti i dijelovi. Odnosno, znanstvenici zbrajaju osvjetljavanje svih tih malih područja kako bi dobili konačni rezultat. Jedinica za osvjetljenje je luks. Fizičko značenje jednog luksa je takav svjetlosni tok, za koji postoji jedan lumen po kvadratnom metru. Lumen je pak vrlo specifična vrijednost. Označava svjetlosni tok koji emitira točkasti izotropni izvor (dakle monokromatsko svjetlo). Svjetlosni intenzitet ovog izvora jednak je jednoj kandeli po kutu jednog steradiana. Jedinica osvjetljenja je složena vrijednost koja uključuje koncept "kandela". Fizičko značenje posljednje definicije je sljedeće: intenzitet svjetlosti u poznatom smjeru iz izvora kojiemitira monokromatsko zračenje s frekvencijom od 540 1012 Hz (valna duljina leži u vidljivom području spektra), a energetski intenzitet svjetlosti je 1/683 W/sr.
Svjetlosni koncepti
Naravno, svi ovi koncepti na prvi pogled izgledaju kao sferni konj u vakuumu. Takvi izvori ne postoje u prirodi. A pažljiv čitatelj sigurno će si postaviti pitanje: "Zašto je to potrebno?" Ali fizičari imaju potrebu uspoređivati. Stoga moraju uvesti određene norme kojima se moraju rukovoditi. Formula osvjetljenja je jednostavna, ali mnogo toga može biti nejasno. Rastavimo to.
Indeks "υ"
Indeks υ znači da vrijednost nije sasvim fotometrična. A to je zbog činjenice da su ljudske sposobnosti ograničene. Na primjer, oko percipira samo vidljivi spektar elektromagnetskog zračenja. Štoviše, ljudi vide središnji dio ove ljestvice (odnosi se na zelenu boju) puno bolje od rubnih područja (crvene i ljubičaste). To jest, zapravo, osoba ne percipira 100% fotona žute ili plave boje. Istodobno, postoje uređaji koji su lišeni takve pogreške. Smanjene vrijednosti na kojima djeluje formula osvjetljenja (svjetlosni tok, na primjer) i koje su označene grčkim slovom "υ", ispravljene su za ljudski vid.
Monokromatski generator zračenja
U samoj osnovi, kao što je gore spomenuto, nalazi se broj fotona određene duljinevalovi koji se emitiraju u određenom smjeru u jedinici vremena. Čak i najmonokromatski laser ima određenu distribuciju valnih duljina. I sigurno mora biti na nečemu. To znači da se fotoni ne emitiraju u svim smjerovima. Ali u formuli postoji nešto kao "točkasti izvor svjetlosti". Ovo je još jedan model dizajniran da ujedini određenu vrijednost. I niti jedan objekt svemira ne može se tako nazvati. Dakle, točkasti izvor svjetlosti je generator fotona koji emitira jednak broj kvanta elektromagnetskog polja u svim smjerovima, njegova veličina je jednaka matematičkoj točki. Međutim, postoji jedan trik, on može pravi objekt učiniti točkastim izvorom: ako je udaljenost na koju fotoni dosežu vrlo velika u usporedbi s veličinom generatora. Dakle, naša središnja zvijezda Sunce je disk, ali udaljene zvijezde su točke.
Sjenica, dobro, park
Sigurno je pažljiv čitatelj primijetio sljedeće: po vedrom sunčanom danu otvoreno područje djeluje mnogo osvijetljenije nego čistina ili travnjak zatvoren s jedne strane. Stoga je morska obala tako primamljiva: tamo je uvijek sunčano i toplo. Ali i velika čistina u šumi je tamnija i hladnija. A plitki bunar je slabo osvijetljen za najsvjetlijeg dana. To je zato što ako osoba vidi samo dio neba, manje fotona dopire do njegovog oka. Koeficijent prirodne osvjetljenja izračunava se kao omjer toka svjetlosti s cijelog neba prema vidljivom području.
Krug, oval, kut
Sve ovopojmovi su povezani s geometrijom. Ali sada ćemo govoriti o fenomenu koji je izravno povezan s formulom osvjetljenja i, posljedično, s fizikom. Do sada se pretpostavljalo da svjetlost pada na površinu okomito, strogo prema dolje. Ovo je, naravno, također aproksimacija. Pod ovim uvjetom, udaljenost od izvora svjetlosti znači pad osvjetljenja proporcionalno kvadratu udaljenosti. Dakle, zvijezde koje čovjek vidi golim okom na nebu nalaze se ili nedaleko od nas (sve pripadaju galaksiji Mliječni put) ili vrlo svijetle. Ali ako svjetlost udari u površinu pod kutom, stvari su drugačije.
Zamislite svjetiljku. Daje okruglo svjetlosno mjesto kada je usmjereno strogo okomito na zid. Ako ga nagnete, mjesto će promijeniti oblik u ovalni. Kao što znate iz geometrije, oval ima veće područje. A kako je svjetiljka i dalje ista, to znači da je intenzitet svjetla isti, ali je, takoreći, "razmazan" na velikom području. Intenzitet svjetlosti ovisi o kutu upada prema zakonu kosinusa.
proljeće, zima, jesen
Naslov zvuči kao naslov prekrasnog filma. Ali prisutnost godišnjih doba izravno ovisi o kutu pod kojim svjetlost pada na najvišu točku na površini planeta. I trenutno se ne radi samo o Zemlji. Godišnja doba postoje na bilo kojem objektu u Sunčevom sustavu čija je os rotacije nagnuta u odnosu na ekliptiku (na primjer, na Marsu). Čitatelj je vjerojatno već pogodio: što je veći kut nagiba, to je manje fotona po kvadratnom kilometru površine u sekundi. Tako dasezona će biti hladnija. U trenutku najveće devijacije planeta na hemisferi vlada zima, u trenutku najmanjeg - ljeto.
Brojke i činjenice
Da ne bismo bili neutemeljeni, evo nekoliko podataka. Upozoravamo vas: svi su prosječni i nisu prikladni za rješavanje specifičnih problema. Osim toga, postoje imenici površinskog osvjetljenja različitim vrstama izvora. Bolje je pozvati se na njih prilikom izračunavanja.
- Na udaljenosti od Sunca do bilo koje točke u svemiru, koja je približno jednaka udaljenosti od Zemlje, osvjetljenje je sto trideset i pet tisuća luksa.
- Naš planet ima atmosferu koja apsorbira dio radijacije. Stoga je površina zemlje osvijetljena s najviše sto tisuća luksa.
- Ljetne srednje geografske širine osvijetljene su u podne sa sedamnaest tisuća luksa po vedrom vremenu i petnaest tisuća luksa po oblačnom vremenu.
- U noći punog mjeseca, osvjetljenje je dvije desetine luksa. Svjetlost zvijezda u noći bez mjeseca je samo jedna ili dvije tisućinke luksa.
- Za čitanje knjige potrebno je najmanje trideset do pedeset luxa osvjetljenja.
- Kada osoba gleda film u kinu, svjetlosni tok je oko sto luksa. Najmračnije scene imat će indikator od osamdeset luxa, a slika vedrog sunčanog dana će "povući" sto dvadeset.
- Zalazak ili izlazak sunca nad morem dat će osvjetljenje od oko tisuću luksa. Istodobno, na dubini od pedeset metara, osvjetljenje će biti oko 20 luksa. Voda vrlo dobro apsorbira sunčevu svjetlost.
