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 točak za predenje
Prije široko rasprostranjene elektrifikacije, izvor svjetlosti bili su sunce, mjesec, vatra i svijeća. Naučnici su već u petnaestom veku uspeli da stvore sistem sočiva za poboljšanje osvetljenja, ali većina ljudi je radila i živela uz svetlost svijeća.
Nekima je bilo žao što troše novac na voštane lampe, ili ovaj način produženja dana jednostavno nije bio dostupan. Zatim su koristili alternativna goriva - ulje, životinjsku mast, drvo. Na primjer, ruske seljanke srednje trake cijeli život tkaju lan uz svjetlost baklje. Čitalac se može zapitati: "Zašto je to moralo da se radi noću?" Uostalom, koeficijent prirodne svjetlosti tokom dana je mnogo veći. Činjenica je da su seljanke tokom dana imale i mnoge druge brige. Osim toga, proces tkanja je vrlo mukotrpan i zahtijeva mir. Ženama je bilo važno da niko 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 niska. Oči su napregnute i žene su brzo izgubile vid.
Osvetljenje i učenje
Kada đaci prvog razreda krenu u školu prvog septembra, sa uzbuđenjem očekuju čuda. Zarobljeni su ravnalom, cvijećem, lijepim oblikom. Zanima ih kakav će im biti učitelj, s kim će sjediti za istim stolom. I čovjek pamti ova osjećanja do kraja života.
Ali odrasli bi, kada šalju svoju djecu u školu, trebali razmišljati o prozaičnijim stvarima od oduševljenja ili razočaranja. Roditelji i nastavnici su zabrinuti za udobnost stola, veličinu učionice, kvalitet krede i formulu osvjetljenja u prostoriji. Ovi pokazatelji imaju norme za djecu svih uzrasta. Stoga bi školarci trebali biti zahvalni što su ljudi unaprijed osmislili ne samo nastavni plan i program, već i materijalnu stranu problema.
Rasvjeta i rad
Nije uzalud da škole vrše inspekcijske preglede u kojima se primjenjuje formula za izračunavanje osvijetljenosti prostorija za nastavu. Djeca od deset ili jedanaest godina ne rade ništa osim čitanja i pisanja. Onda uveče rade domaće zadatke, opet ne odvajajući se od olovki, sveska i udžbenika. Nakon toga, moderni tinejdžeri se također drže raznih ekrana. Kao rezultat toga, cijeli život školskog djeteta povezan je s opterećenjem vida. Ali škola je samo početak života. Dalje, svi ovi ljudi čekaju fakultet i posao.
Svaka vrsta rada zahtijeva vlastitu svjetlosnu snagu. Formula izračuna to uvijek uzima u obzirosoba radi 8 sati dnevno. Na primjer, časovničar ili draguljar mora uzeti u obzir najsitnije detalje i nijanse boja. Stoga, radno mjesto ljudi u ovoj profesiji zahtijeva velike i svijetle lampe. Botaničar koji proučava biljke prašume, naprotiv, mora stalno boraviti u sumraku. Orhideje i bromelije su navikle na činjenicu da gornji sloj drveća uzima skoro svu sunčevu svjetlost.
Formula
Dolazi direktno do formule osvjetljenja. Njen matematički izraz izgleda ovako:
Eυ=dΦυ / dσ.
Pogledajmo pobliže izraz. Očigledno, Eυ je osvjetljenje, zatim je Φυ svjetlosni tok, a σ je mala jedinica površine na koju fluks pada. Može se vidjeti da je E integralna vrijednost. To znači da se uzimaju u obzir vrlo mali segmenti i komadi. Odnosno, naučnici sumiraju osvjetljavanje svih ovih malih područja kako bi dobili konačni rezultat. Jedinica osvjetljenja 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 emituje tačkasti izotropni izvor (dakle, monohromatsko svjetlo). Intenzitet svjetlosti ovog izvora jednak je jednoj kandeli po solidnom kutu jednog steradiana. Jedinica osvjetljenja je kompleksna vrijednost koja uključuje koncept "kandela". Fizičko značenje posljednje definicije je sljedeće: intenzitet svjetlosti u poznatom smjeru iz izvora kojiemituje monohromatsko zračenje sa frekvencijom od 540 1012 Hz (talasna dužina leži u vidljivom delu spektra), a energetski intenzitet svetlosti 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 čitalac će se sigurno zapitati: „Zašto je to potrebno?“Ali fizičari imaju potrebu da upoređuju. Stoga moraju uvesti određene norme kojima se moraju rukovoditi. Formula osvjetljenja je jednostavna, ali mnogo toga može biti nejasno. Hajde da ga razbijemo.
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 elektromagnetnog zračenja. Štaviše, ljudi vide središnji dio ove ljestvice (odnosi se na zelenu boju) mnogo bolje od rubnih područja (crvene i ljubičaste). To jest, u stvari, osoba ne percipira 100% fotona žute ili plave boje. Istovremeno, postoje uređaji koji su lišeni takve greške. 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 dužinetalasi koji se emituju u određenom pravcu u jedinici vremena. Čak i najmonokromatski laser ima određenu distribuciju talasne dužine. I sigurno mora biti na nečemu. To znači da se fotoni ne emituju u svim smjerovima. Ali u formuli postoji nešto kao "tačkasti izvor svjetlosti". Ovo je još jedan model dizajniran da ujedini određenu vrijednost. I nijedan objekat svemira ne može se tako nazvati. Dakle, tačkasti izvor svjetlosti je fotonski generator koji emituje jednak broj kvanta elektromagnetnog polja u svim smjerovima, njegova veličina je jednaka matematičkoj tački. Međutim, postoji jedan trik, on može pravi objekt učiniti tačkastim izvorom: ako je udaljenost preko koje fotoni dosežu vrlo velika u odnosu na veličinu generatora. Dakle, naša centralna zvijezda Sunce je disk, ali udaljene zvijezde su tačke.
Sjenica, bunar, park
Sigurno je pažljiv čitalac primijetio sljedeće: po vedrom sunčanom danu, otvoreni prostor izgleda mnogo više osvijetljen nego čistina ili travnjak zatvoren s jedne strane. Stoga je obala mora tako primamljiva: tamo je uvijek sunčano i toplo. Ali čak i velika čistina u šumi je tamnija i hladnija. A plitki bunar je slabo osvijetljen po najsvjetlijem danu. To je zato što ako osoba vidi samo dio neba, manje fotona dopire do njegovog oka. Koeficijent prirodnog osvjetljenja se izračunava kao omjer toka svjetlosti od cijelog neba do vidljivog područja.
Krug, oval, ugao
Sve ovokoncepti su povezani sa geometrijom. Ali sada ćemo govoriti o fenomenu koji je direktno povezan s formulom osvjetljenja i, posljedično, s fizikom. Do ove tačke se pretpostavljalo da svjetlost pada na površinu okomito, strogo prema dolje. Ovo je, naravno, takođe aproksimacija. Pod ovim uslovom, udaljenost od izvora svjetlosti znači pad osvjetljenja proporcionalno kvadratu udaljenosti. Dakle, zvijezde koje čovjek vidi golim okom na nebu se ili nalaze nedaleko od nas (sve pripadaju galaksiji Mliječni put) ili vrlo svijetle. Ali ako svjetlost udari u površinu pod uglom, stvari su drugačije.
Zamislite baterijsku lampu. Daje okruglu tačku svjetlosti kada je usmjerena strogo okomito na zid. Ako ga nagnete, mjesto će promijeniti oblik u ovalni. Kao što znate iz geometrije, oval ima veću površinu. A kako je baterijska lampa i dalje ista, to znači da je intenzitet svjetla isti, ali je, takoreći, „razmazan“po velikoj površini. Intenzitet svjetlosti zavisi od upadnog ugla prema zakonu kosinusa.
Proljeće, zima, jesen
Naslov zvuči kao naslov predivnog filma. Ali prisustvo godišnjih doba direktno zavisi od ugla pod kojim svetlost pada na najvišu tačku na površini planete. I trenutno se ne radi samo o Zemlji. Godišnja doba postoje na bilo kojem objektu u Sunčevom sistemu čija je osa rotacije nagnuta u odnosu na ekliptiku (na primjer, na Marsu). Čitalac je vjerovatno već pogodio: što je veći ugao nagiba, to je manje fotona po kvadratnom kilometru površine u sekundi. Tako dasezona će biti hladnija. U trenutku najveće devijacije planete na hemisferi vlada zima, u trenutku najmanjeg - ljeto.
Brojke i činjenice
Da ne bismo bili neosnovani, evo nekih podataka. Upozoravamo vas: svi su prosječni i nisu pogodni za rješavanje konkretnih problema. Osim toga, postoje direktoriji površinskog osvjetljenja po različitim vrstama izvora. Bolje je pozvati se na njih prilikom proračuna.
- Na udaljenosti od Sunca do bilo koje tačke u svemiru, koja je približno jednaka udaljenosti od Zemlje, osvjetljenje je sto trideset i pet hiljada luksa.
- Naša planeta ima atmosferu koja apsorbira dio radijacije. Dakle, površina zemlje je osvetljena sa maksimalno sto hiljada luksa.
- Ljetne srednje geografske širine su osvijetljene u podne sa sedamnaest hiljada luksa po vedrom vremenu i petnaest hiljada luksa po oblačnom vremenu.
- U noći punog mjeseca, osvjetljenje je dvije desetine luksa. Svjetlost zvijezda u noći bez mjeseca je samo jedna ili dvije hiljaditi dio luksa.
- Za čitanje knjige potrebno je najmanje trideset do pedeset luxa osvjetljenja.
- Kada osoba gleda film u bioskopu, svjetlosni tok je oko sto luksa. Najmračnije scene će imati indikator od osamdeset luxa, a slika vedrog sunčanog dana će "povući" sto dvadeset.
- Zalazak ili izlazak sunca nad morem će dati osvjetljenje od oko hiljadu luksa. Istovremeno, na dubini od pedeset metara, osvjetljenje će biti oko 20 luksa. Voda veoma dobro apsorbuje sunčevu svetlost.
