Šiandien papasakosime viską apie apšvietimo formulę atviroms vietoms ir patalpoms, taip pat pateiksime šviesos srauto dydį skirtingomis aplinkybėmis.
Žvakė ir besisukantis ratas
Prieš plačiai paplitusią elektrifikaciją šviesos š altinis buvo saulė, mėnulis, ugnis ir žvakė. Mokslininkai jau penkioliktame amžiuje sugebėjo sukurti lęšių sistemą, kad padidintų apšvietimą, tačiau dauguma žmonių dirbo ir gyveno žvakių šviesoje.
Kai kuriems buvo gaila išleisti pinigų vaško lemputėms, arba toks būdas prailginti dieną tiesiog nebuvo prieinamas. Tada jie naudojo alternatyvias kuro galimybes – aliejų, gyvulinius riebalus, medieną. Pavyzdžiui, vidurinės juostos rusų valstietės visą gyvenimą audė linus deglo šviesoje. Skaitytojas gali paklausti: „Kodėl tai reikėjo daryti naktį? Juk dienos metu natūralaus apšvietimo koeficientas yra daug didesnis. Faktas yra tas, kad dienos metu valstietės turėjo daug kitų rūpesčių. Be to, audimo procesas yra labai kruopštus ir reikalauja ramybės. Moterims buvo svarbu, kad niekas neliptų ant drobės, kad vaikai nesupainiotų siūlų, o vyrai nesiblaškytų.
Bet su tokiu gyvenimu yra vienas pavojus: šviesos srautas (mes formuluojameduok šiek tiek žemiau) nuo deglo yra labai žemai. Akys buvo įtemptos ir moterys greitai prarado regėjimą.
Apšvietimas ir mokymasis
Rugsėjo pirmąją eidami į mokyklą pirmokai su jauduliu tikisi stebuklų. Juos užfiksuoja valdovas, gėlės, graži forma. Jiems įdomu, koks bus jų mokytojas, su kuo sės prie vieno stalo. Ir žmogus šiuos jausmus prisimena visą likusį gyvenimą.
Tačiau suaugusieji, leisdami savo vaikus į mokyklą, turėtų galvoti apie daugiau proziškus dalykus nei apie džiaugsmą ar nusivylimą. Tėvams ir mokytojams rūpi darbo stalo patogumas, klasės dydis, kreidos kokybė ir apšvietimo formulė kambaryje. Šie rodikliai turi normas įvairaus amžiaus vaikams. Todėl moksleiviai turėtų būti dėkingi, kad žmonės iš anksto apgalvojo ne tik mokymo programą, bet ir materialinę klausimo pusę.
Apšvietimas ir darbas
Ne veltui mokyklose atliekami patikrinimai, kurių metu taikoma klasių patalpų apšvietimo skaičiavimo formulė. Dešimties ar vienuolikos metų vaikai nieko nedaro, tik skaito ir rašo. Tada jie atlieka namų darbus vakare, vėl neatsiskirdami nuo rašiklių, sąsiuvinių ir vadovėlių. Po to šiuolaikiniai paaugliai taip pat prilimpa prie įvairiausių ekranų. Dėl to visas moksleivio gyvenimas yra susijęs su regėjimo apkrova. Tačiau mokykla – tik gyvenimo pradžia. Be to, visi šie žmonės laukia universiteto ir darbo.
Kiekvienam darbui reikalingas atskiras šviesos srautas. Skaičiavimo formulėje visada atsižvelgiama į taižmogus dirba 8 valandas per dieną. Pavyzdžiui, laikrodininkas ar juvelyras turi atsižvelgti į smulkiausias detales ir spalvų atspalvius. Todėl šios profesijos žmonių darbo vietoje reikia didelių ir ryškių lempų. Atogrąžų miško augalus tyrinėjančiam botanikui, atvirkščiai, reikia nuolat būti prieblandoje. Orchidėjos ir bromelijos yra pripratusios prie to, kad viršutinė medžių pakopa sugeria beveik visą saulės šviesą.
Formulė
Tiesiogiai prie apšvietimo formulės. Jos matematinė išraiška atrodo taip:
Eυ=dΦυ / dσ.
Pažvelkime į išraišką atidžiau. Akivaizdu, kad Eυ yra apšvietimas, tada Φυ yra šviesos srautas, o σ yra mažas ploto vienetas, į kurį patenka srautas. Matyti, kad E yra integrali reikšmė. Tai reiškia, kad atsižvelgiama į labai mažus segmentus ir gabalus. Tai yra, mokslininkai apibendrina visų šių mažų sričių apšvietimą, kad gautų galutinį rezultatą. Apšvietimo vienetas yra liuksas. Fizinė vieno liukso reikšmė yra toks šviesos srautas, kurio vienam kvadratiniam metrui tenka vienas liumenas. Savo ruožtu liumenas yra labai specifinė vertė. Tai žymi taškinio izotropinio š altinio skleidžiamą šviesos srautą (taigi ir monochromatinę šviesą). Šio š altinio šviesos stipris yra lygus vienai kandelei vienam steradiano erdviniam kampui. Apšvietimo vienetas yra sudėtinga reikšmė, apimanti „kandelos“sąvoką. Paskutinio apibrėžimo fizinė reikšmė yra tokia: šviesos intensyvumas žinoma kryptimi iš š altinio, kurisskleidžia monochromatinę spinduliuotę, kurios dažnis yra 540 1012 Hz (bangos ilgis yra matomoje spektro srityje), o šviesos energijos intensyvumas yra 1/683 W/sr.
Lengvos koncepcijos
Žinoma, visos šios sąvokos iš pirmo žvilgsnio atrodo kaip sferinis arklys vakuume. Gamtoje tokių š altinių nėra. O dėmesingas skaitytojas tikrai užduos sau klausimą: „Kodėl to reikia? Tačiau fizikai turi lyginti. Todėl jie turi įvesti tam tikras normas, kuriomis turi vadovautis. Apšvietimo formulė paprasta, tačiau daug kas gali būti neaišku. Išskaidykime jį.
Indeksas "υ"
Indeksas υ reiškia, kad reikšmė nėra visiškai fotometrinė. Ir taip yra dėl to, kad žmogaus galimybės yra ribotos. Pavyzdžiui, akis suvokia tik matomą elektromagnetinės spinduliuotės spektrą. Be to, žmonės mato centrinę šios skalės dalį (tai reiškia žalią spalvą) daug geriau nei kraštines sritis (raudoną ir violetinę). Tai yra, iš tikrųjų žmogus nesuvokia 100% geltonos arba mėlynos spalvos fotonų. Tuo pačiu metu yra įrenginių, kuriuose tokios klaidos nėra. Sumažintos reikšmės, kurias veikia apšvietimo formulė (pavyzdžiui, šviesos srautas) ir kurios žymimos graikiška raide "υ", yra pataisytos atsižvelgiant į žmogaus regėjimą.
Monochromatinės spinduliuotės generatorius
Pačiame pagrinde, kaip minėta pirmiau, yra tam tikro ilgio fotonų skaičiusbangos, kurios skleidžiamos tam tikra kryptimi per laiko vienetą. Net pats monochromatiškiausias lazeris turi tam tikrą bangos ilgio pasiskirstymą. Ir jis tikrai turi kažką daryti. Tai reiškia, kad fotonai nėra išspinduliuojami visomis kryptimis. Tačiau formulėje yra toks dalykas kaip „taškinis šviesos š altinis“. Tai dar vienas modelis, skirtas suvienodinti tam tikrą vertę. Ir ne vieną visatos objektą taip galima pavadinti. Taigi taškinis šviesos š altinis yra fotonų generatorius, kuris skleidžia vienodą skaičių elektromagnetinio lauko kvantų visomis kryptimis, jo dydis lygus matematiniam taškui. Tačiau yra viena gudrybė, ji gali paversti realų objektą taškiniu š altiniu: jei atstumas, kurį pasiekia fotonai, yra labai didelis, palyginti su generatoriaus dydžiu. Taigi mūsų centrinė žvaigždė Saulė yra diskas, o tolimos žvaigždės yra taškai.
Pavėsinė, gerai, parkas
Be abejo, dėmesingas skaitytojas pastebėjo štai ką: ryškią saulėtą dieną atvira teritorija atrodo daug labiau apšviesta nei iš vienos pusės uždaryta proskyna ar veja. Todėl pajūris toks viliojantis: ten visada saulėta ir šilta. Tačiau net ir didelėje proskynoje miške tamsesnė ir š altesnė. O seklus šulinys prastai apšviestas šviesiausią dieną. Taip yra todėl, kad jei žmogus mato tik dalį dangaus, jo akį pasiekia mažiau fotonų. Natūralaus apšvietimo koeficientas apskaičiuojamas kaip šviesos srauto iš viso dangaus ir matomos srities santykis.
Apskritimas, ovalus, kampas
Visa taisąvokos yra susijusios su geometrija. Bet dabar mes kalbėsime apie reiškinį, kuris yra tiesiogiai susijęs su apšvietimo formule ir, atitinkamai, su fizika. Iki šiol buvo manoma, kad šviesa ant paviršiaus krinta statmenai, griežtai žemyn. Tai, žinoma, taip pat yra apytikslis. Šiomis sąlygomis atstumas nuo šviesos š altinio reiškia apšvietimo sumažėjimą proporcingai atstumo kvadratui. Taigi žvaigždės, kurias žmogus mato danguje plika akimi, yra arba yra ne taip toli nuo mūsų (visos jos priklauso Paukščių Tako galaktikai), arba labai ryškios. Bet jei šviesa patenka į paviršių kampu, viskas yra kitaip.
Pagalvokite apie žibintuvėlį. Tai suteikia apvalią šviesos dėmę, kai nukreipiama griežtai statmenai sienai. Jei ją pakreipsite, dėmė pasikeis į ovalią formą. Kaip žinote iš geometrijos, ovalas turi didesnį plotą. O kadangi žibintuvėlis vis dar tas pats, vadinasi, šviesos intensyvumas toks pats, bet jis tarsi „išteptas“dideliame plote. Šviesos intensyvumas priklauso nuo kritimo kampo pagal kosinuso dėsnį.
Pavasaris, žiema, ruduo
Pavadinimas skamba kaip gražaus filmo pavadinimas. Tačiau metų laikų buvimas tiesiogiai priklauso nuo kampo, kuriuo šviesa krenta aukščiausiame planetos paviršiaus taške. Ir šiuo metu tai ne tik apie Žemę. Metų laikai egzistuoja bet kuriame Saulės sistemos objekte, kurio sukimosi ašis yra pakreipta ekliptikos atžvilgiu (pavyzdžiui, Marse). Skaitytojas tikriausiai jau atspėjo: kuo didesnis pasvirimo kampas, tuo mažiau fotonų vienam kvadratiniam kilometrui paviršiaus per sekundę. Taigi, kadsezonas bus š altesnis. Didžiausio planetos nukrypimo pusrutulyje momentu karaliauja žiema, mažiausią – vasara.
Skaičiai ir faktai
Kad nebūtų nepagrįsti, pateikiame keletą duomenų. Įspėjame: visi jie yra suvidurkinti ir netinka konkrečioms problemoms spręsti. Be to, yra įvairių š altinių paviršiaus apšvietimo katalogai. Atliekant skaičiavimus geriau jais remtis.
- Atstumas nuo Saulės iki bet kurio erdvės taško, kuris yra maždaug lygus atstumui iki Žemės, apšvietimas yra šimtas trisdešimt penki tūkstančiai liuksų.
- Mūsų planetoje yra atmosfera, kuri sugeria dalį radiacijos. Todėl žemės paviršius apšviestas daugiausia šimtu tūkstančių liuksų.
- Vasaros vidutinės platumos vidurdienį giedru oru apšviečiamos septyniolika tūkstančių liuksų, o debesuotu oru – penkiolika tūkstančių liuksų.
- Mėnulio pilnaties naktį apšvietimas yra dvi dešimtosios liukso. Žvaigždžių šviesa naktį be mėnulio yra tik viena ar dvi tūkstantosios liukso dalys.
- Knygai skaityti reikia mažiausiai trisdešimties iki penkiasdešimties liuksų apšvietimo.
- Kai žmogus žiūri filmą kino teatre, šviesos srautas yra apie šimtą liuksų. Tamsiausiose scenose bus aštuoniasdešimt liuksų indikatorius, o ryškios saulėtos dienos vaizdas „trauks“šimtą dvidešimt.
- Saulėlydis arba saulėtekis virš jūros suteiks apie tūkstančio liuksų apšvietimą. Tuo pačiu metu penkiasdešimties metrų gylyje apšvietimas bus apie 20 liuksų. Vanduo labai gerai sugeria saulės šviesą.
