Danes vam bomo povedali vse o formuli osvetlitve za odprte prostore in v zaprtih prostorih ter podali tudi velikost svetlobnega toka v različnih okoliščinah.
Sveča in kolovrat
Pred razširjeno elektrifikacijo so bili vir svetlobe sonce, luna, ogenj in sveča. Znanstveniki so že v petnajstem stoletju lahko ustvarili sistem leč za izboljšanje osvetlitve, vendar je večina ljudi delala in živela ob soju sveč.
Nekaterim je bilo žal, da so porabili denar za voščene luči, ali pa ta način podaljšanja dneva preprosto ni bil na voljo. Nato so uporabili alternativna goriva - olje, živalsko maščobo, les. Na primer, ruske kmečke ženske srednjega pasu so vse življenje tkale lan ob luči bakle. Bralec se lahko vpraša: "Zakaj je bilo to treba storiti ponoči?" Konec koncev je koeficient naravne svetlobe podnevi veliko višji. Dejstvo je, da so kmečke žene podnevi imele številne druge skrbi. Poleg tega je postopek tkanja zelo mukotrpen in zahteva mir. Za ženske je bilo pomembno, da nihče ne stopi na platno, da otroci ne pomešajo niti in moški ne motijo.
A pri takem življenju obstaja ena nevarnost: svetlobni tok (formuliramodaj malo nižje) iz bakle je zelo nizka. Oči so napete in ženske so hitro izgubile vid.
Osvetlitev in učenje
Ko gredo prvošolci prvega septembra v šolo, z navdušenjem pričakujejo čudeže. Ujamejo jih vladar, rože, lepa oblika. Zanima jih, kakšen bo njihov učitelj, s kom bosta sedela za isto mizo. In človek si te občutke zapomni do konca življenja.
Toda odrasli bi morali, ko pošiljajo svoje otroke v šolo, razmišljati o bolj prozaičnih stvareh kot o veselju ali razočaranju. Starše in učitelje skrbijo udobje mize, velikost učilnice, kakovost krede in formula osvetlitve v prostoru. Ti kazalniki imajo norme za otroke vseh starosti. Zato bi morali biti šolarji hvaležni, da so ljudje vnaprej premislili ne le o učnem načrtu, ampak tudi o materialni plati vprašanja.
Osvetlitev in delo
Šole ne zaman izvajajo inšpekcijske preglede, pri katerih se uporablja formula za izračun osvetljenosti prostorov za pouk. Otroci, stari deset ali enajst let, ne delajo nič drugega kot berejo in pišejo. Nato zvečer opravijo domačo nalogo, spet se ne ločijo od pisal, zvezkov in učbenikov. Po tem se tudi sodobni mladostniki držijo različnih zaslonov. Posledično je celotno življenje šolarja povezano z obremenitvijo vida. Toda šola je šele začetek življenja. Poleg tega vsi ti ljudje čakajo na univerzo in delo.
Vsaka vrsta dela zahteva svojo svetlobno moč. Formula za izračun to vedno upoštevaoseba dela 8 ur na dan. Na primer, urar ali draguljar mora upoštevati najmanjše podrobnosti in odtenke barv. Zato delovno mesto ljudi v tem poklicu zahteva velike in svetle svetilke. Nasprotno, botanik, ki preučuje rastline deževnega gozda, mora nenehno ostati v mraku. Orhideje in bromelije so navajene dejstva, da zgornji sloj dreves prevzame skoraj vso sončno svetlobo.
Formula
Prihaja neposredno do formule za osvetlitev. Njen matematični izraz izgleda takole:
Eυ=dΦυ / dσ.
Pobližje si oglejmo izraz. Očitno je Eυ osvetlitev, nato je Φυ svetlobni tok, σ pa je majhna enota površine, na katero pade tok. Vidimo, da je E integralna vrednost. To pomeni, da se upoštevajo zelo majhni segmenti in kosi. To pomeni, da znanstveniki povzamejo osvetlitev vseh teh majhnih območij, da dobijo končni rezultat. Enota osvetlitve je luks. Fizični pomen enega luksa je takšen svetlobni tok, za katerega je en lumen na kvadratni meter. Lumen pa je zelo specifična vrednost. Označuje svetlobni tok, ki ga oddaja točkovni izotropni vir (torej monokromatska svetloba). Svetlobna jakost tega vira je enaka eni kandeli na telesni kot enega steradiana. Enota osvetlitve je kompleksna vrednost, ki vključuje koncept "kandela". Fizični pomen zadnje definicije je naslednji: jakost svetlobe v znani smeri iz vira, kioddaja monokromatsko sevanje s frekvenco 540 1012 Hz (valovna dolžina leži v vidnem območju spektra), energetska intenzivnost svetlobe pa je 1/683 W/sr.
Svetlobni koncepti
Seveda so vsi ti koncepti na prvi pogled videti kot sferični konj v vakuumu. Takšni viri v naravi ne obstajajo. In pozoren bralec si bo zagotovo zastavil vprašanje: "Zakaj je to potrebno?" Toda fiziki morajo primerjati. Zato morajo uvesti določene norme, ki jih je treba upoštevati. Formula osvetlitve je preprosta, vendar je lahko marsikaj nejasnega. Razčlenimo.
Indeks "υ"
Indeks υ pomeni, da vrednost ni povsem fotometrična. In to je posledica dejstva, da so človeške zmožnosti omejene. Na primer, oko zazna samo vidni spekter elektromagnetnega sevanja. Poleg tega ljudje vidijo osrednji del te lestvice (nanaša se na zeleno barvo) veliko bolje kot obrobna področja (rdeča in vijolična). To pomeni, da človek v resnici ne zazna 100% fotonov rumene ali modre barve. Hkrati pa obstajajo naprave, ki nimajo takšne napake. Zmanjšane vrednosti, na katere deluje formula osvetlitve (na primer svetlobni tok) in ki so označene z grško črko "υ", so popravljene za človeški vid.
generator monokromatskega sevanja
Na samem temelju, kot je navedeno zgoraj, je število fotonov z določeno dolžinovalovi, ki se oddajajo v določeni smeri na enoto časa. Tudi najbolj monokromatski laser ima določeno porazdelitev valovne dolžine. In zagotovo mora biti na nečem. To pomeni, da se fotoni ne oddajajo v vse smeri. Toda v formuli je tako stvar kot "točkovni vir svetlobe". To je še en model, zasnovan za poenotenje določene vrednosti. In nobenemu predmetu vesolja ne moremo tako imenovati. Torej, točkovni svetlobni vir je fotonski generator, ki oddaja enako število kvantov elektromagnetnega polja v vse smeri, njegova velikost pa je enaka matematični točki. Vendar pa obstaja en trik, da lahko pravi predmet postane točkovni vir: če je razdalja, ki jo dosežejo fotoni, zelo velika v primerjavi z velikostjo generatorja. Tako je naša osrednja zvezda Sonce disk, oddaljene zvezde pa so točke.
Eta, no, park
Zagotovo je pozoren bralec opazil naslednje: na svetel sončen dan se zdi odprt prostor veliko bolj osvetljen kot jasa ali na eni strani zaprta trata. Zato je morska obala tako mikavna: tam je vedno sončno in toplo. A tudi velika jasa v gozdu je temnejša in hladnejša. In plitvi vodnjak je na najsvetlejši dan slabo osvetljen. To je zato, ker če človek vidi le del neba, do njegovega očesa doseže manj fotonov. Koeficient naravne osvetlitve se izračuna kot razmerje svetlobnega toka s celotnega neba na vidno območje.
krog, oval, kot
Vse tokoncepti so povezani z geometrijo. Zdaj pa bomo govorili o pojavu, ki je neposredno povezan s formulo osvetlitve in posledično s fiziko. Do te točke je bilo predvideno, da svetloba pada na površino pravokotno, strogo navzdol. To je seveda tudi približek. Pod tem pogojem razdalja od vira svetlobe pomeni padec osvetlitve sorazmerno s kvadratom razdalje. Tako se zvezde, ki jih človek vidi s prostim očesom na nebu, nahajajo ne tako daleč od nas (vse pripadajo galaksiji Rimska cesta) ali zelo svetle. Če pa svetloba udari na površino pod kotom, so stvari drugačne.
Pomislite na svetilko. Daje okroglo svetlobno točko, ko je usmerjena strogo pravokotno na steno. Če ga nagnete, bo mesto spremenilo obliko v ovalno. Kot veste iz geometrije, ima oval večjo površino. In ker je svetilka še vedno enaka, pomeni, da je jakost svetlobe enaka, vendar je tako rekoč "razmazana" po velikem območju. Intenzivnost svetlobe je odvisna od vpadnega kota po zakonu kosinusa.
pomlad, zima, jesen
Naslov zveni kot naslov čudovitega filma. Toda prisotnost letnih časov je neposredno odvisna od kota, pod katerim svetloba pade na najvišjo točko na površini planeta. In trenutno ne gre samo za Zemljo. Letni časi obstajajo na katerem koli objektu v sončnem sistemu, katerega os vrtenja je nagnjena glede na ekliptiko (na primer na Marsu). Bralec je verjetno že uganil: večji kot je naklon, manj fotonov na kvadratni kilometer površine na sekundo. Torej tosezona bo hladnejša. V trenutku največjega odstopanja planeta na polobli vlada zima, v trenutku najmanjšega - poletje.
Številke in dejstva
Da ne bi bili neutemeljeni, tukaj je nekaj podatkov. Opozarjamo vas: vsi so povprečni in niso primerni za reševanje specifičnih problemov. Poleg tega obstajajo imeniki površinske osvetlitve z različnimi vrstami virov. Pri izračunih se je bolje sklicevati nanje.
- Na razdalji od Sonca do katere koli točke v vesolju, ki je približno enaka razdalji do Zemlje, je osvetlitev sto petintrideset tisoč luksov.
- Naš planet ima atmosfero, ki absorbira nekaj sevanja. Zato je površina zemlje osvetljena z največ sto tisoč luksov.
- Poletne srednje zemljepisne širine so opoldne osvetljene s sedemnajst tisoč luksov v jasnem vremenu in s petnajst tisoč luksov v oblačnem vremenu.
- Na noč polne lune je osvetlitev dve desetini luksa. Zvezdna svetloba v noči brez lune je le ena ali dve tisočinki luksa.
- Za branje knjige je potrebna najmanj trideset do petdeset luksov osvetlitve.
- Ko človek gleda film v kinu, je svetlobni tok približno sto luksov. Najtemnejši prizori bodo imeli indikator osemdeset luksov, slika svetlega sončnega dne pa bo "povlekla" sto dvajset.
- Sončni zahod ali sončni vzhod nad morjem bo osvetlil približno tisoč luksov. Hkrati bo na globini petdeset metrov osvetlitev približno 20 luksov. Voda zelo dobro absorbira sončno svetlobo.
