I dag vil vi fortælle dig alt om belysningsformlen for åbne områder og indendørs, samt angive størrelsen af lysstrømmen under forskellige omstændigheder.
stearinlys og drejehjul
Før udbredt elektrificering var lyskilden solen, månen, ilden og stearinlys. Forskere var allerede i det femtende århundrede i stand til at skabe et system af linser for at forbedre belysningen, men de fleste mennesker arbejdede og levede i levende lys.
Nogle havde ondt af at bruge penge på vokslys, eller denne måde at forlænge dagen på var simpelthen ikke tilgængelig. Så brugte de alternative brændstofmuligheder - olie, animalsk fedt, træ. For eksempel har russiske bondekvinder i den midterste bane vævet hør hele deres liv i lyset af en fakkel. Læseren kan spørge: "Hvorfor skulle dette gøres om natten?" Når alt kommer til alt er koefficienten for naturligt lys i løbet af dagen meget højere. Faktum er, at i dagtimerne havde bondekvinderne mange andre bekymringer. Derudover er vævningsprocessen meget omhyggelig og kræver ro i sindet. Det var vigtigt for kvinder, at ingen trådte på lærredet, så børnene ikke forvirrede trådene, og mændene ikke ville distrahere.
Men med sådan et liv er der én fare: lysstrømmen (vi formulerergive lidt lavere) fra faklen er meget lav. Øjnene blev anstrengte, og kvinder mistede hurtigt deres syn.
Belysning og læring
Når elever i første klasse går i skole den første september, forventer de mirakler med spænding. De er fanget af linealen, blomster, smuk form. De er interesserede i, hvordan deres lærer vil være, med hvem de vil sidde ved samme skrivebord. Og en person husker disse følelser resten af sit liv.
Men voksne bør, når de sender deres børn i skole, tænke på mere prosaiske ting end glæde eller skuffelse. Forældre og lærere er bekymrede over skrivebordets komfort, størrelsen af klasseværelset, kvaliteten af kridtet og lysformlen i rummet. Disse indikatorer har normer for børn i alle aldre. Derfor bør skolebørn være taknemmelige for, at folk på forhånd ikke kun tænkte over pensum, men også den materielle side af sagen.
Belysning og arbejde
Det er ikke for ingenting, at skoler udfører inspektioner, hvor der anvendes en formel til beregning af belysningen af lokaler til klasser. Børn på ti eller elleve laver ikke andet end at læse og skrive. Så laver de deres lektier om aftenen, igen uden at skille sig af med kuglepenne, notesbøger og lærebøger. Derefter holder moderne teenagere sig også til en række forskellige skærme. Som et resultat er hele livet for et skolebarn forbundet med en belastning af synet. Men skolen er kun begyndelsen på livet. Desuden venter alle disse mennesker på et universitet og arbejde.
Hver type arbejde kræver sit eget lysudbytte. Det tager regneformlen altid højde foren person laver 8 timer om dagen. For eksempel skal en urmager eller guldsmed overveje de mindste detaljer og farvenuancer. Derfor kræver arbejdspladsen for mennesker i dette erhverv store og lyse lamper. En botaniker, der studerer regnskovens planter, skal tværtimod konstant opholde sig i tusmørket. Orkideer og bromeliaer er vant til, at den øverste række af træer tager næsten alt sollys.
Formel
Kommer direkte til belysningsformlen. Hendes matematiske udtryk ser således ud:
Eυ=dΦυ / dσ.
Lad os se nærmere på udtrykket. Det er klart, at Eυ er belysningen, så er Φυ lysstrømmen, og σ er en lille arealenhed, som fluxen falder på. Det kan ses, at E er en integralværdi. Det betyder, at der tages hensyn til meget små segmenter og stykker. Det vil sige, at videnskabsmænd opsummerer belysningen af alle disse små områder for at få det endelige resultat. Belysningsenheden er lux. Den fysiske betydning af en lux er sådan en lysstrøm, for hvilken der er en lumen pr. kvadratmeter. Lumen er til gengæld en meget specifik værdi. Det betegner den lysstrøm, der udsendes af en isotrop punktkilde (deraf monokromatisk lys). Lysstyrken af denne kilde er lig med én candela pr. rumvinkel på én steradian. Belysningsenheden er en kompleks værdi, der inkluderer begrebet "candela". Den fysiske betydning af den sidste definition er som følger: intensiteten af lys i en kendt retning fra en kilde, derudsender monokromatisk stråling med en frekvens på 540 1012 Hz (bølgelængden ligger i det synlige område af spektret), og lysets energiintensitet er 1/683 W/sr.
Lette koncepter
Selvfølgelig ligner alle disse koncepter ved første øjekast en kugleformet hest i et vakuum. Sådanne kilder findes ikke i naturen. Og den opmærksomme læser vil helt sikkert stille sig selv spørgsmålet: "Hvorfor er det nødvendigt?" Men fysikere har et behov for at sammenligne. Derfor er de nødt til at indføre visse normer, som skal styres efter. Belysningsformlen er enkel, men meget kan være uklart. Lad os opdele det.
Indeks "υ"
Indeks υ betyder, at værdien ikke er helt fotometrisk. Og det skyldes, at menneskelige muligheder er begrænsede. For eksempel opfatter øjet kun det synlige spektrum af elektromagnetisk stråling. Desuden ser folk den centrale del af denne skala (refererer til grøn farve) meget bedre end de marginale områder (rød og lilla). Det vil sige, at en person faktisk ikke opfatter 100% af fotoner af gul eller blå farve. Samtidig er der enheder, der er blottet for en sådan fejl. De reducerede værdier, som belysningsstyrkeformlen opererer på (lysstrøm, f.eks.), og som er angivet med det græske bogstav "υ", er korrigeret for menneskesyn.
Monochromatic Radiation Generator
I udgangspunktet, som nævnt ovenfor, er antallet af fotoner med en vis længdebølger, der udsendes i en bestemt retning pr. tidsenhed. Selv den mest monokromatiske laser har en vis bølgelængdefordeling. Og han skal bestemt have fat i noget. Det betyder, at fotoner ikke udsendes i alle retninger. Men i formlen er der sådan noget som en "punktkilde til lys." Dette er en anden model designet til at forene en vis værdi. Og ikke et eneste objekt i universet kan kaldes det. Så en punktlyskilde er en fotongenerator, der udsender lige mange elektromagnetiske feltkvanter i alle retninger, dens størrelse er lig med et matematisk punkt. Der er dog et trick, det kan gøre et rigtigt objekt til en punktkilde: hvis afstanden, som fotonerne når, er meget stor i forhold til generatorens størrelse. Vores centrale stjerne Solen er således en skive, men fjerne stjerner er punkter.
Arbor, ja, park
En opmærksom læser har helt sikkert bemærket følgende: på en klar solskinsdag virker et åbent område meget mere oplyst end en lysning eller græsplæne lukket på den ene side. Derfor er kysten så dragende: det er altid solrigt og varmt der. Men selv en stor lysning i skoven er mørkere og koldere. Og den lave brønd er dårligt oplyst på den lyseste dag. Dette skyldes, at hvis en person kun ser en del af himlen, når færre fotoner hans øje. Koefficienten for naturlig belysning beregnes som forholdet mellem lysstrømmen fra hele himlen og det synlige område.
Cirkel, oval, vinkel
Alle dissebegreber er relateret til geometri. Men nu vil vi tale om et fænomen, der er direkte relateret til belysningsformlen og følgelig til fysik. Indtil dette tidspunkt blev det antaget, at lys falder på overfladen vinkelret, strengt nedad. Dette er selvfølgelig også en tilnærmelse. Under denne betingelse betyder afstanden fra lyskilden faldet i belysningen i forhold til kvadratet af afstanden. Således er de stjerner, som en person ser med det blotte øje på himlen, enten placeret ikke så langt fra os (de hører alle til Mælkevejsgalaksen) eller meget lyse. Men hvis lyset rammer overfladen i en vinkel, er tingene anderledes.
Tænk på en lommelygte. Det giver en rund lysplet, når den rettes strengt vinkelret på væggen. Hvis du vipper det, vil stedet ændre form til en oval. Som du ved fra geometrien, har en oval et større areal. Og da lommelygten stadig er den samme, betyder det, at lysintensiteten er den samme, men den er ligesom "smurt" ud over et stort område. Lysets intensitet afhænger af indfaldsvinklen i henhold til cosinusloven.
Forår, vinter, efterår
Titten lyder som titlen på en smuk film. Men tilstedeværelsen af årstider afhænger direkte af den vinkel, hvor lyset falder på sit højeste punkt på planetens overflade. Og i øjeblikket handler det ikke kun om Jorden. Årstider eksisterer på ethvert objekt i solsystemet, hvis rotationsakse er vippet i forhold til ekliptikken (for eksempel på Mars). Læseren har sikkert allerede gættet: Jo større hældningsvinklen er, jo færre fotoner pr. kvadratkilometer overflade pr. sekund. Så detsæsonen bliver koldere. I det øjeblik, hvor planeten afviger mest på halvkuglen, hersker vinteren, i det mindste øjeblik - sommeren.
Tal og fakta
For ikke at være ubegrundet, her er nogle data. Vi advarer dig: De er alle et gennemsnit og er ikke egnede til at løse specifikke problemer. Derudover er der mapper med overfladebelysning fra forskellige typer kilder. Det er bedre at henvise til dem, når du laver beregninger.
- I en afstand fra Solen til ethvert punkt i rummet, som er omtrent lig med afstanden til Jorden, er belysningen et hundrede og femogtredive tusinde lux.
- Vores planet har en atmosfære, der absorberer noget af strålingen. Derfor er jordens overflade oplyst med maksim alt hundrede tusinde lux.
- Sommermidtbreddegrader oplyses ved middagstid med sytten tusinde lux i klart vejr og med femten tusinde lux i overskyet vejr.
- På en fuldmånenat er belysningen to tiendedele af en lux. Stjernelys på en måneløs nat er kun en eller to tusindedele af en lux.
- At læse en bog kræver mindst tredive til halvtreds lux belysning.
- Når en person ser en film i en biograf, er lysstrømmen omkring hundrede lux. De mørkeste scener vil have en indikator på firs lux, og billedet af en lys solskinsdag vil "trække" hundrede og tyve.
- Solnedgang eller solopgang over havet vil give en belysning på omkring tusind lux. Samtidig vil belysningen i en dybde på halvtreds meter være omkring 20 lux. Vand absorberer sollys meget godt.
