Сила света как обозначается: единица силы света — это… Что такое единица силы света?

Содержание

СИЛА СВЕТА — это… Что такое СИЛА СВЕТА?

  • сила света — сила света: Физическая величина, определяемая отношением светового потока, распространяющегося от источника света внутри малого телесного угла, содержащего рассматриваемое направление, к этому углу. [ГОСТ 26148 84, статья 42] Источник …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • Сила света — Размерность J Единицы измерения СИ кд Примечания …   Википедия

  • СИЛА СВЕТА — СИЛА СВЕТА, световой поток, распространяющийся внутри телесного угла, равного 1 стерадиану. Единица измерения силы света кандела (кд), равная силе света источника, испускающего в заданном направлении монохроматическое излучение с частотой… …   Современная энциклопедия

  • Сила света — СИЛА СВЕТА, световой поток, распространяющийся внутри телесного угла, равного 1 стерадиану. Единица измерения силы света – кандела (кд), равная силе света источника, испускающего в заданном направлении монохроматическое излучение с частотой… …   Иллюстрированный энциклопедический словарь

  • сила света — (Iν) Физическая величина, определяемая отношением светового потока, распространяющегося от источника света внутри малого телесного угла, содержащего рассматриваемое направление, к этому углу . [ГОСТ 26148 84] Тематики оптика, оптические… …   Справочник технического переводчика

  • СИЛА СВЕТА — световой поток, распространяющийся внутри телесного угла, равного 1 стерадиану. Единица измерения в системе СИ кандела (кд) …   Большой Энциклопедический словарь

  • сила света

    — šviesos stipris statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. light intensity vok. Lichtstärke, f rus. сила света, f; сила света источника, f pranc. intensité lumineuse, f; intensité lumineuse de la source, f …   Fizikos terminų žodynas

  • сила света — световой поток, распространяющийся внутри телесного угла, равного 1 стерадиану. Единица измерения в системе СИ  кандела (кд). * * * СИЛА СВЕТА СИЛА СВЕТА, световой поток, распространяющийся внутри телесного угла, равного 1 стерадиану. Единица… …   Энциклопедический словарь

  • сила света — šviesos stipris statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Vienas pagrindinių SI dydžių, apibūdinantis regimosios šviesos šaltinio švytėjimą kuria nors kryptimi.

    Jis išreiškiamas šviesos srauto ir erdvinio kampo, kuriame sklinda… …   Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

  • сила света IV — 2.16 сила света IV: Отношение светового потока ФV, кд, исходящего от источника и распространяющегося внутри телесного угла ω, IV = ФV/ω. Единица измерения кд. Источник …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • Кривая силы света и светораспределение светодиодных светильников

    В описании к каждому светильнику можно встретить упоминание о типе КСС – кривой силы света. Это может быть Д для офисных светильников, Ш для уличных, Г для прожекторов. Но что же на самом деле скрывается за этими буквами?

    Содержание

    Всё это часть системы классификации светильников в зависимости от направления и особенностей распространения их светового потока. Подробное её описание можно найти в ГОСТ Р 54350-2015 «Приборы осветительные. Светотехнические требования и методы испытаний». Здесь же мы ограничимся более краткой версией.

    Но сначала несколько определений. За ними обратимся к куда более старому, но тем не менее до сих пор актуальному документу ГОСТ 16703-79 «Приборы и комплексы световые. Термины и определения» и его более современному собрату ГОСТ Р 55392-2012 «Приборы и комплексы осветительные. Термины и определения».

    Используемые определения

    Графическое представление основных понятий, связанных со светораспределением
    Светораспределение светового прибора

    Характеристика светового прибора, определяющая распределение его светового потока в пространстве. Выражается через распределение силы света или освещённости по заданной поверхности.

    Это понятие соответствует тому факту, что практически любой светильник распределяет производимый им свет неравномерно – в каких-то направлениях сила этого света больше, в других меньше.

    Причём делается это намеренно за счёт самой конструкции прибора, используемой оптики, расположения источников света и т.п. Цель здесь заключается в концентрации максимального количества света в полезном направлении – например, уличному светильнику совершенно не нужно освещать небо, его задача – направить максимум производимого света на проезжую часть под ним.

    Световой (фотометрический) центр светового прибора

    Условная точка во внутренней области оптической системы светового прибора, при помещении в которую светового центра лампы или при заданном расположении относительно которой ламп в многоламповом световом приборе светораспределение последнего в наименьшей степени отличается от расчётного.

    Оптическая (фотометрическая) ось светового прибора

    Условная прямая, проходящая через световой центр или фокус оптической системы светового прибора и принимаемая за начало отсчёта угловых координат. Более новый ГОСТ Р 55392-2012 вместо оптической оси использует понятие фотометрической оси и даёт немного более сложное определение. Это ось симметрии светораспределения для круглосимметричных осветительных приборов. Для симметричных светильников – это линия пересечения плоскостей симметрии. А для асимметричных приборов – линия, лежащая в плоскости симметрии и либо перпендикулярная к плоскости выходного отверстия, либо совпадающая с направлением максимальной силы света.

    По-моему, за 40 лет, прошедших между выпусками двух упомянутых выше ГОСТов, из которых и склеиваются эти определения, всё стало только запутанней. Иногда тяга к внесению конкретности и ясности приводит авторов стандартов в тупиковую ситуацию, когда всё ясно остаётся только им.

    Комментарий автора
    Меридиональная плоскость

    Плоскость, проходящая через оптическую ось светового прибора.

    Меридиональный угол светового прибора

    Угол между данным направлением в меридиональной плоскости и вертикалью, проходящей через световой центр светового прибора (оптической осью). Меридиональный угол отсчитывается от надира (направления непосредственно вниз от светового центра) против часовой стрелки.

    Кривая силы света светового прибора

    Графическое изображение зависимости силы света светового прибора от меридиональных углов, получаемое сечением его фотометрического тела плоскостью или поверхностью.

    Т.е. кривая силы света (КСС) – это наглядное представление того, как будет зависеть сила света источника от выбранного направления его распространения. Иногда кривую силы света называют диаграммой силы света или диаграммой направленности.

    Коэффициент формы кривой силы света светового прибора

    Отношение максимальной силы света в данной меридиональной плоскости к среднеарифметическому значению силы света светового прибора для этой плоскости.

    Нижняя полусфера пространства

    Часть пространства, лежащая ниже горизонтальной плоскости, проходящей через световой центр светового прибора.

    Верхняя полусфера пространства

    Часть пространства, лежащая выше горизонтальной плоскости, проходящей через световой центр светового прибора.

    Экваториальная плоскость светового прибора

    Плоскость, перпендикулярная оптической оси светового прибора.

    В более новом стандарте упоминается только одна конкретная экваториальная плоскость, которая ранее называлась главной, а теперь осталась единственной – плоскость, проходящая через световой центр осветительного прибора. Такая плоскость разделяет верхнюю и нижнюю полусферы пространства.

    Экваториальная кривая силы света

    Кривая силы света светового прибора, получаемая сечением его фотометрического тела экваториальной плоскостью.

    Попробуем упростить – представьте светильник, который светит вниз на, скажем, асфальт. Если оптическая ось светильника перпендикулярна асфальту, то асфальт для этого светильника будет экваториальной плоскостью. Ну а световой рисунок на нём – экваториальной кривой силы света соответственно.

    Классы светораспределения

    По классам светораспределения светильники делятся в зависимости от доли светового потока в нижнюю полусферу на 5 групп – светильники прямого, рассеянного и отражённого света, плюс 2 промежуточные – преимущественно прямого и преимущественно отражённого света (см. таблицу ниже).

    Классы светораспределения
    Наименование Обозначение Доля светового потока в нижнюю полусферу, %
    Прямого света П > 80%
    Преимущественно прямого света Н 60-80%
    Рассеянного света Р 40-60%
    Преимущественно отражённого света В 20-40%
    Отражённого света О < 20%

    Значительная часть светодиодных светильников относится к светильникам прямого света – классу П. И в такой ситуации большее значение приобретает подразделение по типу кривой силы света (КСС) в одной или нескольких характерных меридиональных плоскостях в нижней (чаще) и/или верхней (реже) полусферах.

    Под характерной плоскостью понимается та плоскость, светораспределение в которой в наибольшей степени характеризует светораспределение светильника. К таким относятся плоскости симметрии распределения силы света, а также плоскости, содержащие направление максимума силы света.

    Типы кривой силы света

    Каждому типу КСС соответствует определённая зона направлений максимальной силы света (диапазон значений меридиональных углов) и коэффициент формы кривой силы света – Кф. Всего типов кривой силы света 7, каждый обозначается своей буквой: К, Г, Д, Л, Ш, М, С (см. рисунок и таблицу ниже).

    Типы кривой силы света (КСС)
    Наименование Обозначение Зона направлений максимальной силы света Коэффициент формы кривой силы света
    Концентрированная К 0°-15° Kф ≥ 3
    Глубокая Г 0°-30° 2 ≤ Kф < 3
    Косинусная Д 0°-35° 1,3 ≤ Kф < 2
    Полуширокая Л 35°-55° 1,3 ≤ Kф < 2
    Широкая Ш 55°-85° 1,5 ≤ Kф < 3,5
    Равномерная М 0°-90° Kф ≤ 1,3 при lmin > 0,7*lmax
    Синусная С 70°-90° Kф > 1,3 при l0 < 0,7*lmax
    l0 — значение силы света в направлении оптической оси светильника; lmin, lmax — минимальное и максимальное значения силы света.

    Кстати, указанные здесь зоны направлений максимальной силы света совершенно не обязательно соответствуют углу излучения светильника. Ведь угол излучения – это телесный угол, в пределах которого заключен световой поток осветительного прибора, т.е. сюда входит не только направление максимальной силы, а вообще все направления, в которых светит данный светильник.

    Как правило тип КСС указывается для одной меридиональной плоскости, но при необходимости плоскостей и соответствующих им типов может браться и несколько. Для круглосимметричных светильников достаточно всего одной плоскости, в то время как для симметричных берутся главные продольная и поперечная плоскости. Указание типа КСС только в поперечной плоскости допускается если в главной продольной плоскости КСС относится к косинусному типу. В основном всё это касается светильников наружного освещения и прожекторов, но о них в следующем разделе.

    Если для светильника приводится несколько КСС, то для них как правило указывается направление меридиональной плоскости, которому соответствует данный тип. Иногда рядом с буквой, соответствующей типу КСС, указывается ещё какое-либо дополнительное обозначение. Это могут быть как условные номера «подтипов» кривой силы света или углы излучения.

    Подобные обозначение в общем-то никак не регламентируются и у разных производителей все эти Ш2, Ш3 и прочие им подобные могут соответствовать совершенно разным КСС. Поэтому в таких случаях лучше смотреть графические представления, не полагаясь на одни только буквы и цифры.

    Особенности классификации светильников наружного освещения и прожекторов

    Светильники наружного освещения дополнительно классифицируют по виду условной экваториальной кривой силы света по ГОСТ Р 55392, выделяя 5 типов:

    Виды условной экваториальной кривой силы света по ГОСТ Р 55392 для светильников наружного освещения

    Асимметричный тип иногда называют «кососвет». Также существует классификация по типу светораспределения в зоне слепимости, но здесь мы её касаться не будем – всех интересующихся приглашаем ознакомиться с соответствующими ГОСТами.

    Для прожекторов же аналогичная классификация выглядит следующим образом:

    Виды кривой силы света в экваториальной и меридиональной плоскостях для прожекторов

    Какую КСС выбрать для светодиодного светильника

    Дорога, освещённая светильниками с неправильно подобранным типом КСС

    Здесь как всегда всё зависит от того, какой результат необходимо получить. Но есть некоторые общие тенденции:

    • Для освещения офисов, административных и общественных зданий как правило применяются светильники с КСС типа Д и углом излучения 110-120 градусов.
    • Для освещения автомобильных дорог, площадей и прочих открытых пространств – таких как парковки, складские зоны, придомовые территории – КСС типа Ш с углом излучения 135-150 градусов.
    • Для освещения отдельных объектов или открытых пространств с большой высотой установки светильника (например – сортировочных станций железнодорожного транспорта или спортивных сооружений) подходят прожектора с КСС типа Г или К.
    • Для освещения пешеходных и парковых пространств, декоративного и некоторых видов утилитарного освещения – КСС типа М и С.

    Неправильный подбор типа кривой силы света светильника даже при условии правильного выбора его мощности может дать на удивление посредственный результат. Например, если для освещения дороги использовать светильники с КСС типа Д, то вам придётся или ставить столбы через каждые 10 метров, или делать их чрезвычайно высокими, а светильники – весьма мощными. В противном случае результат будет примерно как на фото выше.

    В то время как со светильниками с КСС типа Ш аналогичная дорога выглядит совершенно иначе:

    Автодорога на Северобайкальск

    Одним из важных преимуществ светодиодных светильников перед прочими видами освещения является возможность простого, быстрого и недорогого изготовления разнообразных оптических систем, изменяющих светораспределение в соответствии с требованиями проекта. Один и тот же прибор в зависимости от исполнения может быть как уличным светильником с КСС типа Ш и углом излучения 135 градусов, освещающим автодорогу, так и прожектором с КСС типа Г и углом излучения всего в 15 градусов, освещающим фасад здания.

    Для того, чтобы избежать досадных (и зачастую дорогостоящих) промахов – перед приобретением светильника желательно сделать светотехнический расчёт, который позволит однозначно ответить на вопрос о целесообразности использования той или иной КСС в каждой конкретной ситуации. У нас, например, светотехнический расчёт можно заказать совершенно бесплатно.

    Как называется единица измерения силы света. В чем кроется энергия электромагнитного излучения? История и перспективы

    Света. Эта статья раскроет читателям свойства фотонов, которые позволят определить, почему свет бывает разной яркости.

    Частица или волна?

    В начале двадцатого века ученых озадачивало поведение квантов света — фотонов. С одной стороны, интерференция и дифракция говорили об их волновой сущности. Следовательно, свет характеризовали такие свойства, как частота, длина волны и амплитуда. С другой стороны, убедили научное сообщество в том, что фотоны передают поверхностям импульс. Это было бы невозможно, не обладай частицы массой. Таким образом, физикам пришлось признать: электромагнитное излучение одновременно и волна, и материальный объект.

    Энергия фотона

    Как доказал Эйнштейн, масса и есть энергия. Этот факт доказывает наше центральное светило, Солнце. Термоядерная реакция превращает массу сильно сжатого газа в чистую энергию. Но как определить мощность испускаемого излучения? Почему утром, например, сила света солнца ниже, чем в полдень? Описанные в предыдущем параграфе характеристики связаны между собой конкретными соотношениями. И все они указывают на энергию, которую несет электромагнитное излучение. Эта величина меняется в большую сторону при:

    • уменьшении длины волны;
    • возрастании частоты.

    В чем кроется энергия электромагнитного излучения?

    Фотон отличается от остальных частиц. Его масса и, следовательно, энергия существуют, только пока он движется сквозь пространство. При столкновении с препятствием квант света повышает его внутреннюю энергию или придает ему кинетический момент. Но сам фотон при этом перестает существовать. В зависимости от того, что именно выступает препятствием, происходят различные изменения.

    1. Если препятствие — твердое тело, то чаще всего свет нагревает его. Также возможны следующие сценарии: фотон изменяет направление движения, стимулирует химическую реакцию или заставляет один из электронов покинуть свою орбиту и перейти в другое состояние (фотоэффект).
    2. Если препятствие — единственная молекула, например, из разреженного облака газа в открытом космосе, то фотон заставляет все ее связи колебаться сильнее.
    3. Если препятствие — массивное тело (например, звезда или даже галактика), то свет искажается и меняет направление движения. На этом эффекте основана возможность «заглянуть» в далекое прошлое космоса.

    Наука и человечность

    Научные данные часто кажутся чем-то абстрактным, неприменимым к жизни. Происходит это и с характеристиками света. Если речь идет об эксперименте или измерении излучения звезд, ученым требуется знать абсолютные величины (они называют фотометрическими). Эти понятия, как правило, выражаются в терминах энергии и мощности. Напомним, под мощностью подразумевается скорость изменения энергии в единицу времени, и в целом она показывает количество работы, которое может производить система. Но человек ограничен в способности ощущать реальность. Например, кожа чувствует тепло, но глаз не видит фотон инфракрасного излучения. Та же проблема и с единицами силы света: мощность, которую излучение демонстрирует на самом деле, отличается от мощности, которую способен воспринимать человеческий глаз.

    Спектральная чувствительность человеческого глаза

    Напоминаем, что речь ниже пойдет об усредненных показателях. Все люди разные. Некоторые вообще не воспринимают отдельные цвета (дальтоники). Для других культура цвета не совпадает с общепринятой научной точкой зрения. Например, японцы не различают зеленый и голубой, а англичане — голубой и синий. В этих языках разные цвета обозначаются одним словом.

    Единица силы света зависит от спектральной чувствительности среднего человеческого глаза. Максимум дневного света приходится на фотон с длиной волны 555 нанометров. Это означает, что при свете солнца человек лучше всего видит зеленый цвет. Максимум ночного зрения — это фотон с длиной волны 507 нанометров. Следовательно, при Луне люди лучше видят голубые объекты. В сумерках все зависит от освещения: чем оно лучше, тем более «зеленым» становится максимум цвета, который человек воспринимает.

    Строение человеческого глаза

    Почти всегда, когда речь заходит о зрении, мы говорим, что видит глаз. Это неверное утверждение, ибо в первую очередь воспринимает мозг. Глаз — это только инструмент, который передает информацию о световом потоке в главный компьютер. И, как любой инструмент, вся система восприятия цветов имеет свои ограничения.

    В сетчатке человека есть два различных типа клеток — колбочки и палочки. Первые отвечают за дневное зрение и лучше воспринимают цвета. Вторые предоставляют ночное зрение, благодаря палочкам человек различает свет и тень. Но они плохо воспринимают цвета. Палочки также более чувствительны к движениям. Именно поэтому, если человек идет по освещенному луной парку или лесу, он замечает каждое покачивание ветвей, каждый вздох ветра.

    Эволюционная причина такого разделения проста: у нас одно солнце. Луна светит отраженным светом, а значит, ее спектр не сильно отличается от спектра центрального светила. Поэтому день делится на две части — освещенную и темную. Если бы люди жили в системе двух или трех звезд, то наше зрение, возможно, имело бы больше компонентов, каждый из которых был приспособлен к спектру одного светила.

    Надо сказать, на нашей планете есть существа, чье зрение отличается от человеческого. Пустынные жители, например, глазами улавливают инфракрасный свет. Некоторые рыбы видят ближний ультрафиолет, так как это излучение проникает в толщу воды глубже всего. Наши домашние питомцы кошки и собаки иначе воспринимают цвета, и их спектр урезан: они лучше приспособлены к светотени.

    Но и люди все разные, как мы уже упоминали выше. Некоторые представители человечества видят ближний инфракрасный свет. Нельзя сказать, что им были бы не нужны тепловизоры, но они способны воспринимать чуть более красные оттенки, чем большинство. У других развита ультрафиолетовая часть спектра. Такой случай описывается, например, в фильме «Планета Ка-Пэкс». Главный герой утверждает, что он прибыл из другой звездной системы. Обследование выявило у него способность видеть ультрафиолетовое излучение.

    Доказывает ли это, что Прот — инопланетянин? Нет. Некоторым людям это под силу. К тому же ближний ультрафиолет вплотную прилегает к видимому спектру. Неудивительно, что кто-то воспринимает чуть больше. А вот Супермен точно не с Земли: рентгеновский спектр слишком далеко от видимого, чтобы такое зрение можно было объяснить с человеческой точки зрения.

    Абсолютная и относительные единицы для определения светового потока

    Независящая от спектральной чувствительности величина, которая показывает поток света в известном направлении, называется «кандела». Единица измерения мощности уже с более «человеческим» отношением произносится так же. Отличие состоит только в математическом обозначении этих понятий: абсолютное значение имеет нижний индекс «е», относительно человеческого глаза — «υ». Но не стоит забывать, что величины этих категорий буду сильно различаться. Это необходимо учитывать при решении реальных задач.

    Перечисление и сопоставление абсолютных и относительных величин

    Чтобы понять, в чем измеряется сила света, необходимо сопоставить «абсолютные» и «человеческие» значения. Справа приводятся понятия чисто физические. Слева располагаются величины, в которые они превращаются при прохождении сквозь систему человеческого глаза.

    1. Сила излучения становится силой света. Понятия измеряются в канделах.
    2. Энергетическая яркость превращается в яркость. Величины выражаются в канделах на квадратный метр.

    Наверняка читатель увидел здесь знакомые слова. Много раз за свою жизнь люди говорят: «Очень яркое солнце, уйдем в тень» или «Сделай монитор поярче, фильм слишком мрачный и темный». Надеемся, статья слегка прояснит, откуда взялось это понятие, а также как называется единица силы света.

    Особенности понятия «кандела»

    Чуть выше мы уже упоминали этот термин. Также мы объяснили, почему одним и тем же словом называют совершенно разные понятия физики, связанные с мощностью электромагнитного излучения. Итак, единица измерения силы света называется «кандела». Но чему она равна? Одна кандела — это сила света в известном направлении от источника, который испускает строго монохроматическое излучение с частотой 5,4*10 14 , причем энергетическая сила источника в этом направлении равна 1/683 Ватт в единицу телесного угла. Перевести частоту в длину волны читатель вполне может сам, формула очень легкая. Подскажем: результат лежит в видимой области.

    Единица измерения силы света носит название «кандела» неспроста. Те, кто знает английский язык, помнят, что candle — это свеча. Раньше многие области человеческой деятельности измерялись в естественных параметрах, например, лошадиных силах, миллиметрах ртутного столба. Так что неудивительно, что единица измерения силы света — это кандела, одна свеча. Только свеча это весьма своеобразная: со строго заданной длиной волны, и производящая конкретное число фотонов в секунду.

    Одним из самых интересных и неоднозначным явлением нашего мира является свет. Для физики это один из основополагающих параметров многочисленных расчетов. С помощью света ученые надеются отыскать разгадку существования нашей вселенной, а также открыть для человечества новые возможности. В повседневной жизни свет также имеет большое значение, особенно при создании качественного освещения в различных помещениях.

    Одним из важных параметров света является его сила, которая характеризует мощность данного явления. Именно силе света и расчету этого параметра будет посвящена данная статья.

    Общие сведения о понятии

    В физике под силой света (Iv) подразумевается мощность светового потока, определяемая внутри конкретного телесного угла. Из этого понятия следует, что под данным параметром подразумевается не весь имеющийся в пространстве свет, а лишь та его часть, которая излучается в определенном направлении.

    В зависимости от имеющегося источника излучения, данный параметр будет увеличиваться или уменьшаться. На его изменения будет оказывать прямое воздействие значения телесного угла.

    Обратите внимание! В некоторых ситуациях сила света будет одинаковой для угла любого значения. Это возможно в тех ситуациях, когда источник светового излучения создает равномерное освещение пространства.

    Этот параметр отражает физическое свойство света, благодаря чему он отличается от таких измерений, как яркость, которая отражает субъективные ощущения. Помимо этого сила света в физике рассматривается как мощность. Если быть точнее, она оценивается как единица мощности. При этом мощность здесь отличается от своего привычного понятия. Здесь мощность зависит не только от энергии, которую излучает осветительная установка, но и от такого понятия, как длина волны.
    Стоит отметить, что чувствительность людей к световому излучению напрямую зависит от длины волны. Эта зависимость нашла отражение в функции относительно спектральной световой эффективности. При этом сама сила света является зависимой от световой эффективности величиной. При длине волны в 550 нанометров (зеленый цвет) данный параметр примет свое максимальное значение. В результате этого глаза человека будут более или менее чувствительны к световому потоку при различных параметрах длины волны.
    Единица измерения для данного показателя является кандел (кд).

    Обратите внимание! Сила излучения, которое исходит от одной свечки, будет примерно равна одной канделе. Ранее применявшаяся для формулы расчета международная свеча равнялась 1,005 кд.

    Свечение одной свечи

    В редких случаях применяется устаревшая единица измерения – международная свеча. Но в современном мире уже практически везде используется единица измерения для этой величины – кандела.

    Диаграмма фотометрического параметра

    Iv представляет собой наиболее важный фотометрический параметр. Кроме этой величины к важнейшим фотометрическим параметрам относится яркость, а также освещенность. Все эти четыре величины активно используются при создании системы освещения в самых разнообразных помещениях. Без них невозможно оценить требуемый уровень освещённости для каждой отдельной ситуации.

    Четыре важнейших световых характеристики

    Для простоты понимания данного физического явления необходимо рассмотреть диаграмму, которая изображает плоскость, отражающую распространение света.

    Диаграмма для силы света

    Благодаря диаграмме видно, что Iv зависит от направления к источнику излучения. Это означает, что для светодиодной лампочки, для которой направление максимального излучения будет принято за 0°, тогда при измерении нужной нам величины в направлении 180° получится меньшее значение, чем для направления 0°.
    Как видно, на диаграмме излучение, которое распространяется двумя источниками (желтый и красный), будет охватывать равную площадь. При этом желтое излучение будет рассеянным, по аналогии со светом свечи. Его мощность примерно будет равняться 100 кд. Причем значение этой величины будет одинаковой во всех направлениях. В тоже время красный будет направленным. В положении 0° он будет иметь максимальное значение в 225 кд. При этом данное значение будет уменьшаться в случае отклонения от 0°.

    Обозначение параметра в СИ

    Поскольку Iv является физической величиной, то ее можно рассчитать. Для этого используется специальная формула. Но прежде, чем дойти до формулы, необходимо разобраться в том, как искомая величина записывается в системе СИ. В этой системе наша величина будет отображаться как J (иногда она обозначается как I), единица измерения которой буде кандела (кд). Единица измерения отражает, что Iv, испускаемая полным излучателем на площади сечения 1/600000 м2. будет направляться в перпендикулярном данному сечению направлении. При этом температура излучателя будет раной уровню, при котором при давлении 101325 Па будет наблюдаться затвердение платины.

    Обратите внимание! Через канделу можно определить остальные фотометрические единицы.

    Поскольку световой поток в пространстве распространяется неравномерно, то необходимо ввести такое понятие, как телесный угол. Он обычно обозначается символом .
    Сила света используется для расчетов, когда применяется формула размерности. При этом данная величина через формулы связана со световым потоком. В такой ситуации световой поток будет произведением Iv на телесный угол, к которому и будет распространяться излучение.
    Световой поток (Фv) есть произведение силы света на телесный угол, в котором распространяется поток. Ф=I .

    Формула светового потока

    Из этой формулы следует, что Фv представляет собой внутренний поток, распространяемый в пределах конкретного телесного угла (один стерадиан) при наличии Iv в одну канделу.

    Обратите внимание! Под стерадианом понимают телесный угол, вырезающий на поверхности сферы участок, который равен квадрату радиуса данной сферы.

    При этом через световое излучение можно связать Iv и мощность. Ведь под Фv понимается еще и величина, которая характеризует мощность излучения светового излучения при восприятии его усредненным человеческим глазом, имеющего чувствительностью к излучению определенной частоты. В результате из вышеприведенной формулы можно вывести следующее уравнение:

    Формула для силы света

    Это отлично видно на примере светодиодов. В таких источниках светового излучения его сила обычно оказывается равной потребляемой мощности. В результате, чем выше будет потребление электроэнергии, тем выше будет уровень излучения.
    Как видим, формула для расчета нужной нам величины не так и сложна.

    Дополнительные варианты расчета

    Поскольку распределение излучения, идущего от реального источника в пространство, будет неравномерно, то Фv уже не сможет выступать в роли исчерпывающей характеристикой источника. Но только за исключением ситуации, когда одновременно с этим не будет определяться распределение испускаемого излучения по разнообразным направлениям.
    Чтобы охарактеризовать распределение Фv в физике используют такое понятие, как пространственной плотности излучения светового потока для различных направлений пространства. В данном случае для Iv необходимо использовать уже знакомую формулу, но в несколько дополненном виде:

    Вторая формула для расчета

    Эта формула позволит оценить нужную величину в различных направлениях.

    Заключение

    Сила света занимает важное место не только в физике, но и в более приземленных, бытовых моментах. Это параметр особенно важен для освещения, без которого невозможно существование привычного нам мира. При этом данное значение используется не только в разработке новых осветительных приборов с более выгодными техническими характеристиками, но и при определенных расчетах, связанных с организацией системы подсветки.

    Подсветка зданий грунтовыми светильниками- обзор самых популярных, монтаж
    Детские люстры для комнаты девочки:критерии выбора

    Световой поток — мощность светового излучения, т. е. видимого излучения, оцениваемого по световому ощущению, которое оно производит на глаз человека. Световой поток измеряется в люменах.

    Например лампа накаливания (100 Вт) излучает световой поток, равный 1350 лм, а люминесцентная лампа ЛБ40 — 3200.

    Один люмен равен световому потоку, испускаемому точечным изотропным источником, c силой света равной одной канделе, в телесный угол, величиной в один стерадиан (1 лм = 1 кд·ср).

    Полный световой поток, создаваемый изотропным источником, с силой света одна кандела, равен люменам.

    Существует и другое определение: единицей светового потока является люмен (лм), равный потоку, излучаемому абсолютно черным телом с площади 0,5305 мм 2 при температуре затвердевания платины (1773° С), или 1 свеча·1 стерадиан.

    Сила света — пространственная плотность светового потока, равная отношению светового потока к величине телесного угла, в котором равномерно распределено излучение. Единицей силы света является кандела.

    Освещенность — поверхностная плотность светового потока, падающего на поверхность, равная отношению светового потока к величине освещаемой поверхности, по которой он равномерно распределен.

    Единицей освещенности является люкс (лк) , равный освещенности, создаваемой световым потоком в 1 лм, равномерно распределенным на площади в 1 м 2 , т. е. равный 1 лм/1 м 2 .

    Яркость — поверхностная плотность силы света в заданном направлении, равная отношению силы света к площади проекции светящейся поверхности на плоскость, перпендикулярную тому же направлению.

    Единица яркости — кандела на квадратный метр (кд/м 2).

    Светимость (светность) — поверхностная плотность светового потока, испускаемого поверхностью, равная отношению светового потока к площади светящейся поверхности.

    Единицей светимости является 1 лм/м 2 .

    Единицы световых величин в международной системе единиц СИ (SI)

    Наименование величины Наименование единицы Выражение
    через единицы СИ (SI)
    Обозначение единицы
    русское между-
    народное
    Сила света кандела кд кд cd
    Световой поток люмен кд·ср лм lm
    Световая энергия люмен-секунда кд·ср·с лм·с lm·s
    Освещенность люкс кд·ср/м 2 лк lx
    Светимость люмен на квадратный метр кд·ср/м 2 лм·м 2 lm/m 2
    Яркость кандела на квадратный метр кд/м 2 кд/м 2 cd/m 2
    Световая экспозиция люкс-секунда кд·ср·с/м 2 лк·с lx·s
    Энергия излучения джоуль кг·м 2 /с 2 Дж J
    Поток излучения, мощность излучения ватт кг·м 2 /с 3 Вт W
    Световой эквивалент потока излучения люмен на ватт лм/Вт lm/W
    Поверхностная плотность потока излучения ватт на квадратный метр кг/с 3 Вт/м 2 W/m 2
    Энергетическая сила света (сила излучения) ватт на стерадиан кг·м2/(с 3 ·ср) Вт/ср W/sr
    Энергетическая яркость ватт на стерадиан-квадратный метр кг/(с 3 ·ср) Вт/(ср·м 2) W/(sr·m 2)
    Энергетическая освещенность (облученность) ватт на квадратный метр кг/с 3 Вт/м 2 W/m 2
    Энергетическая светимость (излучаемость) ватт на квадратный метр кг/с 3 Вт/м 2 W/m 2

    Примеры:

    ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ СПРАВОЧНИК»
    Под общей ред. профессоров МЭИ В.Г. Герасимова и др.
    М.: Издательство МЭИ, 1998

    Конвертер длины и расстояния Конвертер массы Конвертер мер объема сыпучих продуктов и продуктов питания Конвертер площади Конвертер объема и единиц измерения в кулинарных рецептах Конвертер температуры Конвертер давления, механического напряжения, модуля Юнга Конвертер энергии и работы Конвертер мощности Конвертер силы Конвертер времени Конвертер линейной скорости Плоский угол Конвертер тепловой эффективности и топливной экономичности Конвертер чисел в различных системах счисления Конвертер единиц измерения количества информации Курсы валют Размеры женской одежды и обуви Размеры мужской одежды и обуви Конвертер угловой скорости и частоты вращения Конвертер ускорения Конвертер углового ускорения Конвертер плотности Конвертер удельного объема Конвертер момента инерции Конвертер момента силы Конвертер вращающего момента Конвертер удельной теплоты сгорания (по массе) Конвертер плотности энергии и удельной теплоты сгорания топлива (по объему) Конвертер разности температур Конвертер коэффициента теплового расширения Конвертер термического сопротивления Конвертер удельной теплопроводности Конвертер удельной теплоёмкости Конвертер энергетической экспозиции и мощности теплового излучения Конвертер плотности теплового потока Конвертер коэффициента теплоотдачи Конвертер объёмного расхода Конвертер массового расхода Конвертер молярного расхода Конвертер плотности потока массы Конвертер молярной концентрации Конвертер массовой концентрации в растворе Конвертер динамической (абсолютной) вязкости Конвертер кинематической вязкости Конвертер поверхностного натяжения Конвертер паропроницаемости Конвертер паропроницаемости и скорости переноса пара Конвертер уровня звука Конвертер чувствительности микрофонов Конвертер уровня звукового давления (SPL) Конвертер уровня звукового давления с возможностью выбора опорного давления Конвертер яркости Конвертер силы света Конвертер освещённости Конвертер разрешения в компьютерной графике Конвертер частоты и длины волны Оптическая сила в диоптриях и фокусное расстояние Оптическая сила в диоптриях и увеличение линзы (×) Конвертер электрического заряда Конвертер линейной плотности заряда Конвертер поверхностной плотности заряда Конвертер объемной плотности заряда Конвертер электрического тока Конвертер линейной плотности тока Конвертер поверхностной плотности тока Конвертер напряжённости электрического поля Конвертер электростатического потенциала и напряжения Конвертер электрического сопротивления Конвертер удельного электрического сопротивления Конвертер электрической проводимости Конвертер удельной электрической проводимости Электрическая емкость Конвертер индуктивности Конвертер Американского калибра проводов Уровни в dBm (дБм или дБмВт), dBV (дБВ), ваттах и др. единицах Конвертер магнитодвижущей силы Конвертер напряженности магнитного поля Конвертер магнитного потока Конвертер магнитной индукции Радиация. Конвертер мощности поглощенной дозы ионизирующего излучения Радиоактивность. Конвертер радиоактивного распада Радиация. Конвертер экспозиционной дозы Радиация. Конвертер поглощённой дозы Конвертер десятичных приставок Передача данных Конвертер единиц типографики и обработки изображений Конвертер единиц измерения объема лесоматериалов Вычисление молярной массы Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева

    Исходная величина

    Преобразованная величина

    кандела свеча (немецкая) свеча (брит.) десятичная свеча пентановая свеча пентановая свеча (мощностью 10 св) свеча Хефнера единица Карселя свеча десятичная (французская) люмен/стерадиан свеча (международная)

    Общие сведения

    Сила света — это мощность светового потока внутри определенного телесного угла. То есть, сила света определяет не весь свет в пространстве, а только свет, излучаемый в определенном направлении. В зависимости от источника света, сила света уменьшается или увеличивается по мере изменения телесного угла, хотя иногда эта величина одинакова для любого угла, если источник равномерно распространяет свет. Сила света — физическое свойство света. Этим она отличается от яркости, так как во многих случаях, когда говорят о яркости, то подразумевают субъективное ощущение, а не физическую величину. Также, яркость не зависит от телесного угла, а воспринимается в общем пространстве. Один и тот же источник с неизменной силой света может восприниматься людьми как свет разной яркости, так как это восприятие зависит от окружающих условий и от индивидуального восприятия каждого человека. Также, яркость двух источников с одинаковой силой света может восприниматься по-разному, особенно если один дает рассеянный свет, а другой — направленный. В этом случае направленный источник будет казаться ярче, несмотря на то, что сила света обоих источников одинакова.

    Сила света рассматривается как единица мощности, хотя она отличается от привычного понятия о мощности тем, что она зависит не только от энергии, излучаемой источником света, но и от длины световой волны. Чувствительность людей к свету зависит от длины волны и выражается функцией относительной спектральной световой эффективности. Сила света зависит от световой эффективности, которая достигает максимума для света с длиной волны в 550 нанометров. Это — зеленый цвет. Глаз менее чувствителен к свету с большей или меньшей длиной волны.

    В системе СИ сила света измеряется в канде́лах (кд). Одна кандела приблизительно равна силе света, излучаемого одной свечой. Иногда также используются устаревшая единица, свеча (или международная свеча), хотя в большинстве случаев эта единица заменена канделами. Одна свеча примерно равна одной канделе.

    Если измерять силу света, используя плоскость, которая показывает распространение света, как на иллюстрации, то видно, что величина силы света зависит от направления на источник света. Например, если принять направление максимального излучения светодиодной лампы за 0°, то измеренная сила света в направлении 180° будет намного ниже, чем для 0°. Для рассеянных источников величина силы света для 0° и 180° не будет сильно отличаться, а возможно будет одинаковой.

    На иллюстрации свет, распространяемый двумя источниками, красным и желтым, охватывают равную площадь. Желтый свет — рассеянный, подобно свету свечи. Его сила — примерно 100 кд, независимо от направления. Красный — наоборот, направленный. В направлении 0°, там, где излучение максимально, его сила равна 225 кд, но эта величина быстро уменьшается при отклонениях от 0°. Например, сила света равна 125 кд при направлении на источник 30° и всего 50 кд при направлении 80°.

    Сила света в музеях

    Сотрудники музеев измеряют силу света в музейных помещениях, чтобы определить оптимальные условия, позволяющие посетителям рассмотреть выставленные работы, и в то же время, обеспечить щадящий свет, наносящий как можно меньше вреда музейным экспонатам. Музейные экспонаты, содержащие целлюлозу и красители, особенно из натуральных материалов, портятся от продолжительного воздействия света. Целлюлоза обеспечивает прочность изделий из ткани, бумаги и дерева; часто в музеях встречается много экспонатов именно из этих материалов, поэтому свет в экспозиционных залах представляет большую опасность. Чем сильнее сила света, тем больше портятся музейные экспонаты. Кроме разрушения, свет также обесцвечивает материалы с целлюлозой, такие как бумага и ткани, или вызывает их пожелтение. Иногда бумага или холст, на которых написаны картины, портятся и разрушаются быстрее, чем краска. Это особенно проблематично, так как краски на картине восстановить проще, чем основу.

    Вред, наносимый музейным экспонатам, зависит от длины световой волны. Так, например, свет в оранжевом спектре наименее вреден, а синий свет — самый опасный. То есть, свет с большей длиной волны безопаснее, чем свет с более короткими волнами. Многие музеи используют эту информацию и контролируют не только общее количество света, но и ограничивают синий свет, используя светло-оранжевые фильтры. При этом стараются выбирать фильтры настолько светлые, что они хоть и фильтруют синий свет, но позволяют посетителям в полной мере насладиться работами, выставленными в экспозиционном зале.

    Важно не забывать, что экспонаты портятся не только от света. Поэтому трудно предсказать, основываясь только на силе света, как быстро происходит разрушение материалов, из которых они сделаны. Для долгосрочного хранения в музейных помещениях необходимо не только использовать слабое освещение, но и поддерживать низкую влажность, а также низкое количество кислорода в воздухе, по крайней мере, внутри выставочных витрин.

    В музеях, где запрещают фотографировать со вспышкой, часто ссылаются именно на вред света для музейных экспонатов, особенно ультрафиолетового. Это практически необоснованно. Так же как и ограничение всего спектра видимого света намного менее эффективно, по сравнению с ограничением синего света, так и запрет на вспышки мало влияет на степень повреждения экспонатов светом. Во время экспериментов исследователи заметили небольшие повреждения на акварели, вызванные профессиональной студийной вспышкой только после более миллиона вспышек. Вспышка каждые четыре секунды на расстоянии 120 сантиметров от экспоната практически равносильна свету, который обычно бывает в экспозиционных залах, где контролируют количество света и фильтруют синий свет. Те, кто фотографируют в музеях, редко используют такие мощные вспышки, так как большинство посетителей — не профессиональные фотографы, и фотографируют на телефоны и компактные камеры. Каждые четыре секунды вспышки в залах работают редко. Вред от испускаемых вспышкой ультрафиолетовых лучей также в большинстве случаев невелик.

    Сила света светильников

    Свойства светильников принято описывать с помощью силы света, которая отличается от светового потока — величины, определяющей общее количество света, и показывающей насколько ярок этот источник в общем. Силу света удобно использовать для определения световых свойств светильников, например, светодиодных. При их покупке информация о силе света помогает определить с какой силой и в каком направлении будет распространяться свет, и подходит ли такой светильник покупателю.

    Распределение силы света

    Кроме самой силы света, понять, как будет вести себя лампа, помогают кривые распределения силы света. Такие диаграммы углового распределения силы света представляют собой замкнутые кривые на плоскости или в пространстве, в зависимости от симметрии лампы. Они охватывают всю область распространения света этой лампы. На диаграмме видно величину силы света в зависимости от направления ее измерения. График обычно строят либо в полярной, либо в прямоугольной системе координат, в зависимости от того, для какого источника света строится график. Его часто помещают на упаковке ламп, чтобы помочь покупателю представить, как будет себя вести лампа. Эти сведения важны дизайнерам и светотехникам, особенно тем, кто работает в области кинематографа, театра, и организации выставок и представлений. Распределение силы света также влияет на безопасность во время вождения, поэтому инженеры, разрабатывающие освещение для транспортных средств, используют кривые распределения силы света. Им необходимо соблюдать строгие правила, регулирующие распределение силы света в фарах, чтобы обеспечить максимальную безопасность на дорогах.

    Пример на рисунке — в полярной системе координат. A — центр источника света, откуда свет распространяется в разные стороны, B — сила света в канделах, и C — угол измерения направления света, причем 0° — направление максимальной силы света источника.

    Измерение силы и распределения силы света

    Силу света и ее распределение измеряют специальными приборами, гониофотометрами и гониометрами . Существует несколько типов этих приборов, например с подвижным зеркалом, что позволяет измерять силу света под разными углами. Иногда вместо зеркала двигается сам источник света. Обычно эти устройства большие, с расстоянием между лампой и сенсором, измеряющем силу света, достигающим 25 метров. Некоторые устройства состоят из сферы с измерительным прибором, зеркалом и лампой внутри. Не все гониофотметры — большие, бывают и маленькие, которые двигаются вокруг источника света во время измерения. При покупке гониофотометра решающую роль, кроме прочих показателей, играют его цена, размер, мощность, и максимальный размер источника света, который он может измерить.

    Угол половинной яркости

    Угол половинной яркости, иногда также называемый углом свечения — одна из величин, помогающих описать источник света. Этот угол показывает, насколько направлен или рассеян источник света. Его определяют как угол светового конуса, при котором сила света источника равна половине его максимальной силы. В примере на рисунке максимальная сила света источника — 200 кд. Попробуем определить с помощью этого графика угол половинной яркости. Половина силы света источника равна 100 кд. Угол, при котором сила света луча достигает 100 кд., то есть угол половинной яркости, равен на графике 60+60=120° (половина угла изображена желтым цветом). Для двух источников света с одинаковым общим количеством света, более узкий угол половинной яркости означает, что его сила света больше, по сравнению со вторым источником, для углов между 0° и углом половинной яркости. То есть, у направленных источников — более узкий угол половинной яркости.

    Преимущества есть и у широких, и у узких углов половинной яркости, и какой из них следует предпочесть — зависит от области применения этого источника света. Так, например, для подводного плавания стоит выбрать фонарь с узким углом половинной яркости, если в воде хорошая видимость. Если же видимость плохая, то не имеет смысла использовать такой фонарь, так как он только напрасно тратит энергию. В этом случае лучше подойдет фонарь с широким углом половинной яркости, который хорошо рассеивает свет. Также такой фонарь поможет во время фото и видео съемки, потому что он освещает более широкое пространство перед камерой. В некоторых фонарях для ныряния можно вручную настроить угол половинной яркости, что удобно, так как ныряльщики не всегда могут предвидеть, какая будет видимость там, где они ныряют.

    Опубликуйте вопрос в TCTerms и в течение нескольких минут вы получите ответ.

    1. Световой поток

    Световой поток — мощность лучистой энергии, оцениваемая по производимому ею световому ощущению. Энергия излучения определяется количеством квантов, которые излучаются излучателем в пространство. Энергию излучения (лучистую энергию) измеряют в джоулях. Количество энергии, излучающейся в единицу времени называется потоком излучения или лучистым потоком. Измеряется поток излучения в ваттах. Световой поток обозначается Фе.

    где: Qе — энергия излучения.

    Поток излучения характеризуется распределением энергии во времени и в пространстве.

    В большинстве случаев, когда говорят о распределении потока излучения во времени, не учитывают квантового характера возникновения излучения, а понимают под этим функцию, дающую изменение во времени мгновенных значений потока излучения Ф(t). Это допустимо, поскольку число фотонов, излучаемых источником в единицу времени, очень велико.

    По спектральному распределению потока излучения источники разбивают на три класса: с линейчатым, полосатым и сплошным спектрами. Поток излучения источника с линейчатым спектром состоит из монохроматических потоков отдельных линий:

    где: Фλ — монохроматический поток излучения; Фе — поток излучения.

    У источников с полосатым спектром, излучение происходит в пределах достаточно широких участков спектра — полос, отделенных одна от другой темными промежутками. Для характеристики спектрального распределения потока излучения со сплошным и полосатым спектрами пользуются величиной, которая называется спектральной плотностью потока излучения

    где: λ — длина волны.

    Спектральная плотность потока излучения — это характеристика распределения лучистого потока по спектру и равняется отношению элементарного потока ΔФeλ соответствующего бесконечно малому участку, к ширине этого участка:

    Спектральная плотность потока излучения измеряется в ваттах на нанометр.

    В светотехнике, где основным приемником излучения является глаз человека, для оценки эффективного действия потока излучения, вводится понятие светового потока. Световой поток — это поток излучения, оценивающийся его действием на глаз, относительная спектральная чувствительность которого определяется усредненной кривой спектральной эффективности, утвержденной МКО.

    В светотехнике используется и такое определение светового потока: световой поток — это мощность световой энергии. Единица светового потока — люмен (лм). 1лм соответствует световому потоку, излучаемому в единичном телесном угле точечным изотропным источником с силой света 1 кандела.

    Таблица 1. Типичные световые величины источников света:

    Типы ламп Электрическая энергия, Вт Световой поток, лм Световая отдача лм/вт
    100 Вт 1360 лм 13,6 лм/Вт
    Люминесцентная лампа 58 Вт 5400 лм 93 лм/Вт
    Натриевая лампа высокого давления 100 Вт 10000 лм 100 лм/Вт
    Натриевая лампа низкого давления 180 Вт 33000 лм 183 лм/Вт
    Ртутная лампа высокого давления 1000 Вт 58000 лм 58 лм/Вт
    Металлогалогенная лампа 2000 Вт 190000 лм 95 лм/Вт

    Световой поток Ф, падая на тело, распределяется на три составные части: отраженную телом Фρ , поглощенную Фα и пропущенную Фτ . При используют коэффициенты: отражения ρ = Фρ /Ф; поглощения α =Фα /Ф; пропускания τ =Фτ /Ф.

    Таблица 2. Световые характеристики некоторых материалов и поверхностей

    Материалы или поверхности Коэффициенты Характер отражения и пропускания
    отражения ρ поглащения α пропускания τ
    Мел 0,85 0,15 Диффузное
    Эмаль силикатная 0,8 0,2 Диффузное
    Алюминий зеркальный 0,85 0,15 Направленное
    Зеркало стеклянное 0,8 0,2 Направленное
    Стекло матированное 0,1 0,5 0,4 Направленно-рассеянное
    Стекло молочное органическое 0,22 0,15 0,63 Направленно-рассеянное
    Стекло опаловое силикатное 0,3 0,1 0,6 Диффузное
    Стекло молочное силикатное 0,45 0,15 0,4 Диффузное

    2. Сила света

    Распределение излучения реального источника в окружающем пространстве не равномерно. Поэтому световой поток не будет исчерпывающей характеристикой источника, если одновременно не определяется распределение излучения по разным направлениям окружающего пространства.

    Для характеристики распределения светового потока пользуются понятием пространственной плотности светового потока в разных направлениях окружающего пространства. Пространственную плотность светового потока, определяющуюся отношением светового потока к телесному углу с вершиной в точке размещения источника, в пределах которого равномерно распределен этот поток, называют силой света:

    где: Ф — световой поток; ω — телесный угол.

    Единицей силы света является кандела. 1 кд.

    Это сила света, испускаемая в перпендикулярном направлении элементом поверхности черного тела, площадью 1:600000 м2 при температуре затвердевания платины.
    Единица силы света — кандела, кд является одной из основных величин в системе СИ и соответствует световому потоку 1 лм, равномерно распределенному внутри телесного угла 1 стерадиан (ср. ). Телесный угол — часть пространства, заключенная внутри конической поверхности. Телесный угол ω измеряется отношением площади, вырезаемой им из сферы произвольного радиуса, к квадрату последнего.

    3. Освещенность

    Освещенность — это количество света или светового потока, падающего на единицу площади поверхности. Она обозначается буквой Е и измеряется в люксах (лк).

    Единица освещенности люкс, лк имеет размерность люмен на квадратный метр (лм/м2).

    Освещенность можно определить как плотность светового потока на освещаемой поверхности:

    Освещенность не зависит от направления распространения светового потока на поверхность.

    Приведем несколько общепринятых показателей освещенности:

      Лето, день под безоблачным небом — 100 000 люкс

      Уличное освещение — 5-30 люкс

      Полная луна в ясную ночь — 0,25 люкс

    4. Отношение между силой света (I) и освещенностью (Е).

    Закон обратных квадратов

    Освещенность в определенной точке на поверхности, перпендикулярной к направлению распространения света, определяется как отношение силы света к квадрату расстояния от этой точки до источника света. Если данное расстояние мы примем за d, то это отношение можно выразить следующей формулой:

    Для примера: если источник света излучает свет силой 1200 кд в направлении, перпендикулярном к поверхности, на расстоянии 3-х метров от этой поверхности, то освещенность (Ер) в точке, где свет достигает поверхности, будет 1200/32 = 133 лк. Если поверхность находится на расстоянии 6м от источника света, освещенность будет 1200/62= 33 лк. Это отношение называется «закон обратных квадратов» .

    Освещенность в определенной точке на поверхности, не перпендикулярной направлению распространения света, равняется силе света в направлении точки измерения, разделенной на квадрат расстояния между источником света и точкой на плоскости умноженной на косинус угла γ (γ — угол, образованный направлением падения света и перпендикуляром к этой плоскости).

    Следовательно:

    Это закон косинуса (рисунок 1.).

    Рис. 1. К закону косинуса

    Для расчета горизонтальной освещенности целесообразно изменить последнюю формулу, заменив расстояние d между источником света и точкой измерения на высоту h от источника света к поверхности.

    На рисунке 2:

    Тогда:

    Получаем:

    По данной формуле рассчитывается горизонтальная освещенность в точке измерения.

    Рис. 2. Горизонтальная освещенность

    6. Вертикальная освещенность

    Освещение той же точки Р в вертикальной плоскости, ориентированной к источнику света, можно представить как функцию высоты (h) источника света и угла падения (γ) силы света (I) (рисунок 3).

    светимостью :

    Для поверхностей конечных размеров:

    Светимость — это плотность светового потока, испускаемого светящейся поверхностью. Единицей светимости служит люмен на метр квадратный светящейся поверхности, что отвечает поверхности площадью 1 м2, которая равномерно излучает световой поток 1 лм. В случае общего излучения вводится понятие энергетической светимости излучающего тела (Me).

    Единица энергетической светимости — Вт/м2.

    Светимость в этом случае можно выразить через спектральную плотность энергетической светимости излучающего тела Meλ(λ)

    Для сравнительной оценки приводим энергетические светимости к светимости некоторых поверхностей:

      Поверхность солнца — Ме=6 107 Вт/м2;

      Нить лампы накаливания — Ме=2 105 Вт/м2;

      Поверхность солнца в зените — М=3,1 109 лм/м2;

      Колба люминесцентной лампы — М=22 103 лм/м2.

    Это сила света, излучаемая единицей площади поверхности в определенном направлении. Единица измерения яркости — кандела на метр квадратный (кд/м2).

    Поверхность сама по себе может излучать свет, как поверхность лампы, или отражать свет, который поступает из другого источника, например поверхность дороги.

    Поверхности с разными свойствами отражения при одинаковой освещенности будут иметь разную степень яркости.

    Яркость, излучаемая поверхностью dA под углом Ф к проекции этой поверхности, равняется отношению силы света, излучаемого в данном направлении, к проекции излучающей поверхности (рис. 4).


    Рис. 4. Яркость

    Как сила света, так и проекция излучающей поверхности, не зависят от расстояния. Следовательно, яркость также не зависит от расстояния.

    Несколько практических примеров:

      Яркость поверхности солнца — 2000000000 кд/м2

      Яркость люминесцентных ламп — от 5000 до 15000 кд/м2

      Яркость поверхности полной луны — 2500 кд/м2

      Искусственное освещение дорог — 30 люкс 2 кд/м2

    Фотометрическая сила света — Энциклопедия по машиностроению XXL

    Следовательно, фотометрическая сила света в каком-то направлении пропорциональна косинусу угла между этим направлением и нормалью к поверхности. Соотношение (8) называется законом Ламберта (законом косинусов), если он выполняется, то говорят о диффузном излучении, или диффузном отражении, в соответствии с тем, имеем мы дело с излучающей или отражающей поверхностью.  [c.179]

    Пусть 65 — элемент поверхности в точке Р, и пусть ОР = г. Если 0 — угол, образованный ОР с нормалью к 65 (рис. 4.30), то энергия, посылаемая источником через 65 в единицу времени, равна /60, где / — фотометрическая сила света источника в направлении 0Р-, а 60 — телесный угол, под которым виден элемент 65 из точки ( . Из элементарной геометрии следует, что  [c.179]


    Сила света. Часто возникает необходимость определить величину светового потока, излучаемого в единичный телесный угол. С этой целью для точечного источника вводится фотометрическое понятие силы света. Под силой света понимается величина светового потока, излучаемого точечным источником в единичном телесном угле. Если в телесном угле dQ излучается световой поток Ф, то сила света в данном направлении будет  [c. 11]

    Как следует из формулы (1.18), освещенность поверхности обратно пропорциональна квадрату расстояния от точечного источника, прямо пропорциональна силе света и косинусу угла падения ф. Освещенность является фотометрической величиной, относящейся только к освещаемой поверхности.  [c.14]

    Единицы измерения. В качестве основной фотометрической величины принята сила света, которая измеряется в свечах (св).  [c.14]

    Все остальные фотометрические величины являются производными. Исходя из единицы силы света, можно определить единицы измерения остальных величин. В формуле йФ (dil, подставляя / = 1 св, dQ 1 стерадиан (ср), получим единицу измерения светового потока, называемую люменом (лм)  [c.14]

    Часто возникает необходимость измерять фотометрические величины в энергетических единицах. Для этого достаточно перейти от светового потока к энергетическому. Пользуясь известными соотношениями между фотометрическими величинами, легко установить энергетическую единицу измерения для каждой из них. В этом случае (в системе СГС) световой поток, сила света, освещенность (а также светимость) и яркость будут измеряться соответственно в  [c.15]

    Единицы измерения введенных фотометрических величин зависят, естественно, от выбора системы единиц. В системе СИ поток измеряется в ваттах, освещенность и светимость — в Вт/м , сила света — в Вт/ср, яркость и интенсивность — в Вт/(м -ср). Отметим, однако, что в оптических экспериментах сравнительно редко возникает необходимость подсчета потока, проходящего через поверхности с линейными размерами порядка метра. Как правило, речь идет о поверхностях с размерами порядка сантиметра (линзы, зеркала и другие элементы приборов) либо миллиметра (изображение). Поэтому отнесение мощности к неудобно, и в научной литературе часто используются единицы Вт/см = 10 Вт/м и Вт/мм = = 10 Вт/м  [c.50]


    В качестве фотометрических единиц, применяемых ири радиационной интроскопии и радиографии, используются основные единицы по ГОСТ 7932—56 единица силы света — кан-дела (кд) единица яркости — кд/м (нит), единица освещенности— люкс (лк), единица светового потока — люмен (лм).[c.12]

    Принимая эти единицы, которые не только не вносят в расчеты никаких осложнений, но даже облегчают переходы от одной единицы к другой и соответствующие вычисления, можно легко рассчитать энергетические освещенности, исходя из фотометрических кривых энергетических сил света. Это проделывается совершенно таким же образом как и расчеты освещенности, исходящие из кривых сил света в свечах.  [c.217]

    Табл. 45, содержащая подробные численные значения энергетических сил света, и фотометрические кривые, изображенные на  [c.219]

    Силу света или яркость отраженного от тела света можно характеризовать с помощью фотометрической поверхности, образуемой концами радиусов векторов, определяющих указанные величины.  [c.64]

    ВИЛО, характеризуются абсолютными цифрами максимальной силы света /,пах при конкретной применяемой в нем лампе. При использовании отражателя в виде параболоида вращения с прожекторной лампой поперечное сечение фотометрического тела системы имеет форму круга, и углы рассеяния в вертикальной и горизонтальных плоскостях близки между собой.[c.32]

    Над печью устанавливаются призма полного внутреннего отражения и объектив, с помощью которых излучающее отверстие эталонного источника (пробирки В) отображается на входном отверстии фотометрического устройства. Это устройство служит для сравнения сил света эталона и электрической лампы накаливания, которая используется затем как удобный для практических целей вторичный эталон.  [c.230]

    В фотометрии можно выделить в основном две группы измерений. К одной относятся измерения характеристик источников излучения, включающие в себя измерение испускаемого лучистого потока, измерение распределения потока по спектру длин волн, силы света в различных направлениях, яркости излучения в различных точках и по различным направлениям. Вторая группа объединяет измерения фотометрических характеристик различных веществ и тел. К этим характеристикам относятся интегральный и спектральный коэффициенты отражения, поглощения, пропускания и рассеяния излучения поверхностями тел и массой вещества. К этой же группе относятся и измерения освещенности различных поверхностей.  [c.10]

    Импульсная фотометрия. Создание импульсных источников света, широкое применение лазеров вызывает необходимость измерения фотометрических характеристик такого вида источников. Основные фотометрические параметры импульсных источников определяются теми же параметрами, что и у источников излучения непрерывного действия — яркостью, силой света, светимостью, световым потоком, а также пиковыми и интегральными во времени значениями этих величин. Особенности, возникающие при измерениях с импульсными источниками, определяются большими значениями мгновенной мощности (до-10 — 10 Вт), достигаемой в одиночном импульсе, и их кратковременностью (до 10—30 не).  [c.27]

    Измерение силы света. Измерение силы света — один из основных видов световых измерений. При визуальных измерениях используется фотометрическая скамья (рис. 1.3.2). Скамья состоит из направляющих, на которых устанавливаются и при необходимости перемещаются вдоль оси скамьи образцовый и исследуемый источники излучения с силой света /1 и /2 соответ-  [c.29]


    ФОТОМЕТРИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ И ЕДИНИЦЫ 2-1. Общие замечания. Сила света  [c.20]

    Действие такого проблескового огня зависит не только от его наибольшей силы света (или от максимальной освещенности, производимой им на зрачке наблюдателя), но и от длительности проблеска, а также от того, как меняется сила света (или освещенность на зрачке) за время свечения огня. Поэтому фотометрическая характеристика проблескового огня не может быть исчерпана только его наибольшей силой света за вспышку. Инерционные свойства глаза заставляют принимать во внимание произведение из силы света источника (или освещенности зрачка наблюдателя) на длительность свечения.  [c.45]

    Исторически сложилось так, что основные понятия по лучистой энергии были выработаны применительно к видимым излучениям. Изучение этих понятий есть предмет фотометрии. Основными фотометрическими величинами являются световой поток, сила света, светность и яркость.  [c.244]

    При графическом изображении отраженного от тела или прошедшего через тело света концы радиус-векторов, изображающих силу света или яркость, образуют поверхность, которая называется фотометрической поверхностью.  [c.258]

    Отдельное понятие, дополнительные единицы в СИ должно быть исключено. Единица плоского угла — радиан — должна быть отнесена к основным единицам системы, а единица телесного угла — стерадиан — к производным. Это устранит совпадение размерностей момента силы и работы, многих фотометрических величин (например, силы света и светового потока).  [c.17]

    Соотношение (10) представляет собой основное уравнение практической фотометрии. Оно выражает закон освеш ннжти, утверждающий, что освещенность Е, создаваемая точечным источником, пропорциональна соз 0 и обратно пропорциональна Л-. Этот закон позволяет сравнивать силу света источников путем простых геометрических построений. Если элемент поверхности 65 освещается двумя точечными источниками [c.179]

    С целью проверки одинаковости результатов фотометрических измерений, полученных в соответствии с новым определением канделы. Международным комитетом мер и весов эпизодически производится международное сличение национальных эталонов единицы силы света.  [c.180]

    Изучение электрофизических и оптических проблем светотехники получило в послевоенные годы дальнейшее развитие. Особенно бо.льшие успехи достигнуты в изучении оптических и светотехнических свойств материалов для построения осветительных приборов, в разработке новых методов световых измерений (фотометрия и радиометрия), в построении специальной светоизмерительной аппаратуры. Введенный после войны новый эталон силы света был разработан как международная единица усилиями научных учреждений разных стран, в частности большое значение имели труды Всесоюзного научно-исследовательского института метрологии (ВНИИМ) в Ленинграде. Что касается фотометрических измерений в светотехнической практике, то в послевоенное время они постепенно переводились на физические методы с применением фотоэлементов. Следует особенно подчеркнуть прогресс в нашей стране  [c.144]

    Энергетическое освечивавие (интеграл от энергетической силы света по времени в пределах рассматриваемого интервала времени) Спектральная плотное ь энергетической фотометрической величины (производная этой величины по длине волны или др. спектральной координате)  [c.613]

    Измерение силы света ламп производят на линейном или распределительном фотометрах. При измв рении силы света на линейном фотометре (фотометрической скамье) фотоэлемент используется как нуль-индикатор (компенсационная схема включения фотоэлемента),  [c.447]

    Более убедительно можно показать это примером расчета. Пусть фотометрическая кривая дает в данном направлении энергетическую силу света, равную 3 декаватт/стрй тогда энергетическая освещенность будет  [c.217]

    При соединении концов векторов силы света в различных направлениях, построенных по закону косинусов, получается фотометрическая кривая (окружность, касательная к поверхности), характеризующая распределение силы света от равнояркост-ного источника (рис. 29).  [c.59]

    Фотометрические величины. Они определяются аналогично энергетическим, но исходя из силы света как основной величины. Единица силы света — кандела определяется с помощью черного излучателя, принятого в качестве основного эталона, работающего при температуре затвердевания платины. Этот эталон был утвержден в 1967 г. решением XIII Генеральной конференции по мерам и весам. Ой состоит из закрытой снизу керамической трубки 2 диаметром до 2 м 1 и длиной 40 мм (рис. 26). Эта трубка помещена в тигель 3 для расплава, заполненный чистой платиной. Для термоизоляции тигель помещен в сосуд 5 с порошком тория. Пла-пша расплавляется иццукционными токами, возбуждаемыми переменным током, который протекает по обмотке 4. При охлаждении платина затвердевает и ее температура устанавливается и сохраняется на значении 2045 К Трубка и тигель. для расплава сверху закры-  [c.47]


    Кандела является основной световой единицей. На основе канделы определяют все другие фотометрические величиньь Будем обозначать их теми же буквами, что и энергетические величины, с добавлением индекса V. Названия фотометрических величин в большинстве случаев получаются из названий энергетических заменой слова излучение на свет или соответствующих производных от них, а также отбрасыванием прилагательного энергетический. Каждой фотометрической величине соответствует энергетическая. Их свойства аналогичны. Сила света обозначается А1у. Она соответствует энергетической силе излучения й [см. (7.2)].  [c.48]

    При определении нергетических величин исходят из мощности излучения, а при определении фотометрических велйчин— из силы света. Мощности излучения соответствует не сила света, а световой поток. -  [c.53]

    Светящиеся ооверхности излучают или отражают свет с различной яркостью в разных направлениях. Однако часто пользуются поверхностями, которые диффузно излучают или отражают свет по закону Ламберта с яркостью практически одинаковой во всех направлениях (см. рис. 1.22, в) или в пределах некоторых телесных углов (белая матовая бумага, молочные стекла ламп накаливания, абсолютно черное тело и т. д.). Поскольку яркость во всех напранлеьпях одинакова, то из (1.27) и (1.27а) следует, что /, = / eos s по это формуле построена фотометрическая кривая (окружность, касательная к поверх-пости), характеризующая распределение силы света от .чзкояркостного источника S (см. рнс. 1.22, в). Световой поток, излучаемый в полусферу плоской поверхностью конечных размеров, равен Ф .л.  [c.38]

    Основополагающей светотехнической характеристикой осветительного прибора является его светораспределение, которое обычно представляется в виде таблиц или графиков распределения силы света в различных направлениях пространства. Если изобразить значения силы света осветительного прибора в различных направлениях в виде радиусов-векторов, длина которых соответствует в принятом масштабе значениям силы света, то геометрическое место концов радиусов-векторов образует замкнутую пространственную поверхность, которая именуется фотометрическим телом осветительного прибора (рис. 2.1). Осветительный прибор, фотометрическое тело которого является телом вращения, называется круглосимметрччным излучателем и его распределение силы света может быть представлено одной кривой, полученной как результат сечения фотометрического тела любой меридиональной плоскостью, проходящей через ось излучателя. В тех случаях, когда фотометрическое тело осветительного прибора не имеет оси симметрии, оно представляется в виде набора меридиональных кривых силы света, число которых может быть снижено, если фотометрическое тело имеет одну или две плоскости симметрии.  [c.22]

    J аиболее старый метод измерения энергии излучения в видимой области спектра — визуальный. Здесь приемником излучения служит глаз, а основным способом количественных измерений — визуальное уравнивание яркости двух фотометрических полей стандартного и измеряемого. При таких измерениях играет роль только та часть энергии излучения, которая непосредственно вызывает световое ощущение. Чувствительность среднего глаза к монохроматическому излучению разных длин волн характеризуется спектральной световой эффективностью, или видностью (см. кривую на переднем форзаце). Очевидно, что при измерениях энергии светового излучения, основанных на зрительных ощущениях, обычные энергетические характеристики излучения оказываются недостаточными. В таких случаях применяют специальные световые величины, базирующиеся на использовании установленного международным соглашением стандартного источника светового эталона) с определенным распределением энергии по спектру. В качестве эталонного выбрано излучение абсолютно черного тела (см. 9.1) при температуре затвердевания чистой платины (2042 К). Основной светотехнической единицей (входящей в число основных единиц СИ) установлена единица силы света J кандела (от лат. andela — свеча). Кандела (кд) —это сила света, испускаемого с 1/60 см поверхности эталонного источника в направлении нормали.  [c.69]

    Система единиц МСК (МСС). Основные единицы метр ед. массы, секунда — ед. времени кандела— ед. силы света. До 1967 г. ед. силы света наэ. свеча, а система наз. системой МСС. В лит-ре иногда применяли название система МКСКД. В этом случае основными ед. явл. метр, кипограмм, секунда, кандела. Система применялась для измерения фотометрических величин. В СССР она была введена ГОСТ 7932—56. Система МСК вошла как составная часть в СИ и самостоятельное значение в наст, время утратила.  [c.325]

    На рис. 161 приведена фотометрическая кривая (окружность, касательная к поверхности), которая наглядно характеризует распределение силы света от равнояркостного источника.  [c.264]

    Внутри, металлического цилиндра 1 (рис. 19) при помощи винта 2 передвигается полый цилиндр—поршень 3 с укрепленной в нем электрической. лампочкой 4, питающейся постоянным током от аккумулятора (напряжением 4 в). Силу света лампочки предварительно проверяют фотометрическим способом она всегда до.лжна быть равна точно одной свече. В верхней открытой части наружного цилиндра винтами 5 прижато шлифованное стекло 6 на внутреннем цилиндре лежит стекло 7, под которым помещается непрозрачный экран с круглым отверстием. Для регу.чировки силы света лампочки в наружную цепь введен реостат.  [c.46]

    Метрологические средства. Для измерения фотометрических характеристик источников света используются стандартные приборы — люксмефы для определения освещенности в диапазоне 1. .. 2 10 люкс, яркоме-ры (диапазон измерения яркости 1. .. 10 кд/м ), свече-меры для определения силы света и т.п.  [c.527]

    Сила света С. изобрал ается исходящими из светового центра радиусами-векторами направление их указывает направление, в.к-ром сила света изменяется, а длина равна силе света Б свечах при соблюдении заранее избранного масштаба. Геометрич. место концов таких радиусов-векторов, проведенных по всем направ- 1ениям пространства из светового центра, называется фотометрической поверхностью, а ограниченный ею объем—фотометрическим телом С. В частном случае фотометрич. поверхность С. может быть поверхностью вращения, ось к-рой совпадает с осью С. в этом случае С. называется симметричным если фотометрич. поверхность не является поверхностью вращения, то С. называется несимметричным. Светотехнич. классификация предусматривает деление С. на симметричные (табл. 1)инесимметричные. Дальнейшие их подразделения находятся в связи с формой фотометрич. поверхности. Для определения формы ее служит схема, изображенная на фиг. 10, где 1—С., 2—зеркальный аппарат, 3—фотометр. Поворачивая систему зеркал вокруг горизонтальной оси, а С. вокруг вертикальной, определяют силу света С. в любом направлении и строят его фотометрич. поверхность. Если фотометрич. поверхность пересечь вертикаль-  [c.152]


    Фотометрия и световой поток в физике

    Содержание:

    Фотометрия и световой поток:

    Вы все знаете, что без темных очков невозможно смотреть на полуденное солнце. Вместе с тем, мы можем долго любоваться звезд ным небом, и это не вызывает никаких неприятных ощущений. Почему это так? Ответить на эти вопросы нам поможет фотометрия (от греч. fotos — свет). Фотометрия — раздел оптики, в котором рассматриваются энергетические характеристики света в процессах его излучения, распространения и взаимодействия со средой.

    Изучения энергетических характеристик света

    Действие света может быть разным: от теплового, которое проявляется в нагревании тел, поглощающих свет, до электрического, химического и механического. Такое действие света становится возможным благодаря наличию у света энергии, поэтому очень важно знать об энергетических характеристиках света.

    Различное действие света лежит в основе работы технических устройств. Например, системы охраны разнообразных объектов работают на чувствительных приемниках света — фотоэлементах. Тонкие пучки света, которые буквально пронизывают пространство вокруг охраняемого объекта, направлены на фотоэлементы (рис. 3.7), и если перекрыть один из таких лучей, то фотоэлемент перестанет получать световую энергию и немедленно «сообщит* об этом — прозвучит сигнал тревоги.

    Другие технические устройства способны реагировать не только на факт наличия световой энергии, но и на ее количество. Так, освещение улиц больших городов (рис. 3.8) включается автоматически в момент, когда количество получаемой световой энергии Солнца уменьшается до определенного значения. Работа подобных устройств сориентирована на восприятие света человеческим глазом. Поэтому очевидной является важность рассмотрения энергетических характеристик света, основанных на непосредственном восприятии света глазом — на зрительном ощущении.

    Различия светового потока и силы света

    Зрительные ощущения являются очень субъективными. Как их оценить? Ваша мама зовет вас вечером: «Иди домой, уже темно!» А вам кажется, что для игр еще достаточно света. Кроме того, чувствительность глазу к свету разного цвета различна. Так, зрительные ощущения от зеленого цвета приблизительно в сто раз более сильные, чем от красного (например, зеленую лампу глаз воспринимает как более мощную, недели красную, при одинаковой мощности обеих ламп).

    Чтобы все это выяснить, ученые провели сотни опытов и установили средние характеристики зрительных ощущений человека. На этой базе созданы приборы, способные измерять физические величины, характеризующие зрительные ощущения. Одну из таких величин называют световым потоком.

    Что такое световой поток

    Световой поток — это физическая величина, численно равная количеству оцениваемой по зрительным ощущениям световой энергии, падающей на поверхность за единицу времени.

    Световой поток обозначается символом Ф и вычисляется по формуле:

    где W — оцениваемая по зрительным ощущениям световая энергия, падающая на определенную поверхность; t — время падения световой энергии на эту поверхность.

    За единицу светового потока принят люмен (лм) (от латин. lumen — свет). Оказалось, например, что световой поток от звездного неба, падающий на сетчатку глаза, — около 0,000000001 лм, световой поток от полуденного солнца — 8 лм. Именно поэтому мы не можем смотреть на яркое солнце невооруженным глазом.

    В повседневной жизни в качестве источников света очень часто применяют электрические лампы накаливания, которые отличаются друг от друга мощностью (обозначается Р и измеряется в ваттах, Вт). Для определения полного светового потока некоторых ламп накаливания приводим соответствующую таблицу:

    Световой поток создается источником света. Физическая величина, характеризующая свечение источника света в определенном направлении, называется силой света.

    Если источник излучает видимый свет равномерно во все стороны, то сила света вычисляется по формуле:

    где Ф — полный световой поток, испускаемый источником; — постоянная величина, приблизительно равная 3,14.

    За единицу силы света в Международной системе единиц (СИ) принята кандела (кд) (от латин. candela — свеча). Кандела — одна из основных единиц СИ.

    Пример решения задачи:

    Вычислите полный световой поток, излучаемый лампой накаливания, сила света которой равна 30 кд. Определите мощность лампы.

    Дано:

    I = 30 кд

    Ф — ?

    Р — ?
    Анализ физической проблемы

    Считаем, что лампа излучает свет равномерно во все стороны, поэтому полный световой поток мы можем найти из формулы для силы света. Мощность, потребляемую лампой, определим по таблице. Поиск математической модели, решение и анализ результатов

    Воспользуемся формулой , откуда

    Определим значение искомой величины:

    Проанализируем результат: воспользовавшись таблицей, определим, что световой поток 376,8 лм =• 377 лм излучает лампа мощностью 40 Вт.

    Ответ: Ф = 376,8 лм, Р = 40 Вт.

    Итоги:

    Раздел оптики, в котором рассматриваются энергетические характеристики света в процессе его испускания, распространения и взаимодействия со средой, называется фотометрией.

    Световое излучение источника характеризуется световым потоком и силой света.

    Физическая величина, численно равная количеству оцениваемой по зрительным ощущениям световой энергии W, падающей на поверхность за единицу времени t, называется световым потоком (Ф). Световой поток измеряется в люменах (лм).

    Физическая величина, характеризующая свечение источника света в определенном направлении, называется силой света (I). Единица силы света — кандела (кд), одна из семи основных величин СИ.

    Световой поток и световая сила

    Действие света на глаза или другие принимающие устройства определяется энергией света, передаваемой этим принимающим устройствам. Поэтому ознакомимся с энергетическими величинами, связанными с энергией света. Раздел, изучающий эти вопросы, называется фотометрией.

    Величины, используемые в фотометрии, принимаются в зависимости от световой энергии, которую регистрирует прибор (а не зрительное восприятие).

    Поток световой энергии. Возьмем очень маленький источник света. Тогда можно рассмотреть точки вокруг него на определенном расстоянии, что составляет сферическую поверхность. Например, если 

    лампа диаметром 10 см освещает площадь на расстоянии 100 м, то эту лампу можно рассматривать как точечный свет. Но если расстояние до освещаемой площади будет 50 см, то источник света рассматривать как точечный нельзя. Примером точечного света могут служить звезды. На определенной поверхности S за время t энергия падающего света будет W. Количество энергии, падающей на определенную поверхность за единицу времени, называется потоком световой энергии, или потоком излучения. Если его обозначим буквой Ф, то

    здесь: t подразумевает намного больше времени относительно периода колебания света. Единицей измерения потока излучения в системе единиц СИ принят ватт (Вт).

    Во многих измерениях (например, астрономических) значение имеет не только поток, но и поверхностная плотность потока излучения. Величина, измеряемая отношением потока излучения к площади, через которую проходит поток, называется поверхностной плотностью потока излучения:

    Эту величину часто называют интенсивностью излучения. Ее единица измерения .

    Вспомните из курса геометрии понятие «телесный угол». Примером этого может служить угол на вершине конуса. Телесным углом называется величина, измеряемая отношением площади к поверхности сегмента шара на квадрат радиуса сферы, центр которой находится в конусе: 

    Телесный угол измеряется в единицах — стерадиан (ср). 1 сртелесный угол с вершиной в центре сферы, вырезающий на поверхности сферы площадь, равную площади квадрата со стороной, равной радиусу этой сферы. Зная площадь поверхности сферы, можно определить полный телесный угол вокруг точки:

    Рассмотрим зависимость интенсивности излучения от расстояния до источника и угла падения луча. Пусть точечные источники света будут

    расположены в центре двух концентричных кругов с радиусами , (рис. 4.29). Если свет не поглощается средой (например, в вакууме), полная энергия, прошедшая через первую сферу за единицу времени, проходит через площадь второй сферы. Поэтому 

    отсюда:

    Значит, интенсивность излучения с увеличением расстояния уменьшается квадратичным образом. Для определения зависимости от угла наклона поверхности, на которую падает луч, рассмотрим случай, изображенный на рис. 4.30. При этом волна через площади и S переносит одинаковую энергию. Поэтому 

    Отношение их интенсивности:

    На практике вместе с энергетическими характеристиками излучения используют фотометрические величины, характеризующие видимые излучения. В фотометрии используют субъективную величину, непосредственно связанную с интенсивностью излучения, называемую световым потоком. Световой поток обозначается буквой Ф. В системе СИ единица измерения — люмен (лм).

    Важной характеристикой любого источника света является сила света I. Она определяется отношением светового потока на телесный угол

    Единица измерения силы света — кандела (кд) является основной единицей системы СИ. 1 кд — эта сила света, испускаемая с площади 1/600000 сечения полного излучателя в перпендикулярном к этому

    сечению направлении при температуре излучателя, равной температуре затвердевания платины, и давлении 101 325 Па. При приеме 1 кд использованная длина волны света в вакууме была равна 555 нм, и она приходится на максимальную чувствительность человеческого глаза.

    Остальные все фотометрические единицы выражаются через кандсла. Например, 1 люмен равен световому потоку, испускаемому точечным источником в телесном угле 1 стерадиан при силе света 1 кандела.

    Поток излучения, падающий на единицу площади, называется освещенностью:

    сечению направлении при температуре излучателя, равной температуре затвердевания платины, и давлении 101 325 Па. При приеме 1 кд использованная длина волны света в вакууме была равна 555 нм, и она приходится на максимальную чувствительность человеческого глаза.

    Остальные все фотометрические единицы выражаются через кандела. Например, 1 люмен равен световому потоку, испускаемому точечным источником в телесном угле 1 стерадиан при силе света 1 кандела.

    Поток излучения, падающий на единицу площади, называется освещенностью:

    Е=-1″.    (4-14)

    Освещенность в системе СИ измеряется в люксах (лк). 1 люкс равен освещенности поверхности площадью при световом потоке падающего на нее излучения, равного 1 люмену.

    Законы освещенности

    Как было сказано, освещенность поверхности прямо пропорциональна силе света. Однако освещенность зависит не только от силы света, но и от расстояния до источника и освещаемой площади. Пусть источник света расположен в центре сферы (рис. 4.31).


    Площадь поверхности сферы равна

    Тогда полный поток света будет равен Согласно этому:

    Освещенность поверхности прямо пропорциональна силе света источника, обратно пропорциональна квадрату расстояния.

    В большинстве случаев световой поток падает на поверхность под углом. Пусть световой поток падает на поверхность под углом ср.

    Площадь связана с площадью следующим образом:
    Тогда телесный угол определяется как освещенность данной поверхности определяется


    Освещенность поверхности прямо пропорциональна силе света источника и косинусу угла между перпендикуляром, проведенным на поверхности, куда падает луч света, и световым потоком, и обратно пропорциональна квадрату расстояния.

    Если поверхность освещена несколькими источниками, общая освещенность равна сумме освещенности от каждого источника.

    Яркость — еще одна из фотометрических величин.

    Яркостью называется сила света, приходящаяся на единичную площадь, которая испускает свет: 

    Единица яркости — . Отсюда видно, что источник света излучает свет по всем направлениям одинаково.

    Приведем некоторые сведения о яркости. В полдень яркость Солнца  когда Солнце дойдет до горизонта — диск полной Луны — безоблачное дневное небо — 1500 — 4000

    Пример решения задачи:

    Сила света точечного источника равна 100 кд. Найдите полный световой поток, выходящий из источника.

    Дано:  Найти:

    Формула:

    Решение:

    Итоги:

    • Гипотеза Максвелла :Любые изменения электрического поля создают в пространстве вокруг него вихревое магнитное поле.
    • Вибратор Герца:    Состоит из двух шариков или цилиндра диаметром 10-30 см, разделенных тонким слоем воздуха, используют для получения электромагнитной волны.
    • Открытый  колебательный  контур: Колебательный контур, в котором электромагнитные колебания полностью ‘: распространяются в пространстве.
    • Отражение электромагнитных волн: Электромагнитные волны отражаются от металлических поверхностей. При этом выполняется закон отражения.
    • Преломление электромагнитных волн: Электромагнитные волны при переходе границы двух сред преломляются. При этом выполняются законы  преломления, -диэлектрическая  проницаемость первой и второй среды соответственно.
       
    • Длина электромагнитной волны: Расстояние между двумя близко лежащими точками с  с  одинаковой фазой колебания. .
    • Плотность потока излучения электромагнитной волны или интенсивность волны : Отношение электромагнитной энергии Щ проходящей через поверхность площадью S, расположенную перпендикулярно к направлению распространения  W  волны, за время
    • Радиосвязь:  Обмен информацией с помощью электромагнитных волн.
    • Радиопередатчик: Передача информации с помощью электромагнитных волн.
    • Радиоприемник: Устройство для приема информации, поступающей с помощью электромагнитных волн.
    • Микрофон: Прибор для превращения звуковых колебаний в электрические колебания.
    • Модуляция: Передача с наложением на высокочастотные электрические колебания низкочастотных электрических колебаний.
    • Входной контур: Колебательный контур, с помощью которого нужный сигнал выделяется среди множества радиостанций.
    • Детектирование: Выделение из модулированных колебаний низкочастотных сигналов.
    • Видеокамера: Устройство для превращения световых сигналов (изображения) в электрические сигналы.
    • Когерентные волны: Волны с одинаковой частотой и постоянной разностью фаз.
    • Интерференция волн: Явление увеличения или уменьшения амплитуды  Я  результирующего колебания. При условие шах, при условие min.
    • Дифракция волн: Огибание волнами препятствий. При этом размеры препятствий должны быть меньше длины падающей волны. Дифракционная решетка    Набор многочисленных преград и щелей, где наблюдается дифракция света.
    • Явление дифракции в дифракционной решетке :  -постоянная решетки; -угол дифрагированной волны; — порядок спектра; — длина волны.
    • Дисперсия света : Разложение белого цвета на семь цветов при прохождении через призму: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий и фиолетовый. Зависимость показателя преломления света от длины волны света (частоты света).
    • Спектр: Набор цветных полос, который появляется при прохождении света через преломляющую среду.
    • Спектры испускания: Спектр, который излучает нагретые тела. Бывают непрерывные, полосатые и линейные спектры.
    • Спектр поглощения: Спектр, получаемый только при поглощении света, соответствующего свойству вещества.
    • Спектральный анализ: Определение состава вещества по спектрам поглощения или излучения.
    • Поляризация света: Упорядочение векторов напряженности электрических и магнитных полей при прохождении света через турмалиновую пластину.
    • Закон Малиуса :. Интенсивность поляризованного света при прохождении анализатора.
    • Анализатор:  Прибор для определения поляризованности света.
    • Поляризатор:  Прибор для поляризации естественного света.
    • Инфракрасные лучи: Электромагнитные волны с длиной волны в вакууме в промежутке 700 нм — 1 мм.
    • Ультрафиолетовые лучи:  Электромагнитные волны с длиной волны в вакууме в промежутке 122 нм — 400 нм.
    • Рентгеновские лучи: Электромагнитные волны с длиной волны в вакууме в промежутке 0,005 нм — 100 нм.
    • Световой поток  (Поток  излучения) : Количество энергии, падающей за единицу времени  на определенную поверхность:
    • Интенсивность излучения:  Отношение светового потока на площадь, на которую  падает свет Единица измерения-
    • Сила света:  Отношение светового потока Ф на телесный угол , откуда происходит это излучение. Единица измерения силы света — кандела (кд). Является основной единицей системы СИ. 1 кд — эта сила света, испускаемого с площади 1/600000 сечения полного излучателя в перпендикулярном к этому сечению направлении при температуре излучателя, равной температуре затвердевания платины, и давлении 101 325 Па.
    • Освещенность:  Световой поток, падающий на единицу площади.  /  Единица — люкс — закон освещенности.
    • Яркость:  Сила света, приходящаяся на единичную площадь, которая излучает свет Единица

    Основные светотехнические характеристики светильников

        Освещенность. Это величина светового потока, приходящаяся на единицу площади освещаемой поверхности. Обозначается буквой Е, имеет размерность люкс (лк). 1лк=1лм/м2. В отличие от таких характеристик, как световой поток и световая отдача, которые являются характеристиками непосредственно источника света, параметр освещенности показывает, насколько правильно подобраны светильники для данного конкретного помещения. Достаточно освещено рабочее место или нет. При проектировании освещения рассчитывается именно освещенность, которая нормируется в зависимости от вида зрительных работ.

        Нормы освещенности помещений различного назначения содержатся в Своде Правил СП 52.13330.2011 (Приложение К). Нормирование освещенности улиц и дорог – в разделе «Освещение селитебных зон» данного СП. Измеряют освещенность специальными приборами – люксметрами. Требования к измерениям установлены в ГОСТ Р 54944-2012 и ГОСТ Р 55707-2013.

        Цветовая температура. Любое тело, температура которого выше температуры абсолютного нуля (ноль градусов по Кельвину, или минус 273 градуса по Цельсию) излучает электромагнитные волны, в том числе и видимого глазом диапазона частот. Цветовая температура характеризует спектр излучения исследуемого источника света. Измеряется в градусах Кельвина и показывает, до какой температуры необходимо нагреть абсолютно черное тело, что бы спектр излучения этого абсолютно черного тела соответствовал спектру излучения источника света. Абсолютно черное тело предполагает такое свойство его поверхности, при котором все падающие на него световые лучи поглощаются им без отражения.

        Индекс цветопередачи. Этот индекс характеризует естественность и правильность передачи цветов. Обозначается Ra. Имеет максимальное значение 100 (для разных источников света принимает значение от 0 до 100), при котором мы видим цвета такими, как и при солнечном свете.  Он показывает, действительно ли мы зеленое увидим как зеленое, а красное как красное. Попробуйте осветить, светлую прозрачную штору экраном телевизора – при изменении картинки на экране цвет штор будет менять оттенок. А для нас важно, что бы мы видели все цвета естественно без искажений.

        Хотя в некоторых случаях наоборот важно подчеркнуть некоторые цвета. В таких случаях используют светильники либо с определенной цветовой температурой, либо с цветным излучением.

    Яркость. Это отношение силы света в заданном направлении к площади проекции излучающей поверхности на плоскость, перпендикулярную данному направлению. Определяется как отношение кд/м2.

         Яркость измеряют яркомерами в соответствие с ГОСТ 26824-2010 и ГОСТ Р 55707-2013. Различают яркость светящихся поверхностей (светильников) и яркость освещенных поверхностей (дорожного покрытия, стен, фасадов зданий).

    Светимость. Отношение светового потока к площади излучающей этот поток поверхности. Другими словами плотность светового потока на излучающей поверхности источника излучения, определяется как лм/м2.

    Коэффициент пульсаций освещенности. Характеризует изменение освещенности, вызванное изменением мгновенного значения напряжения питающей сети.

    Кс=100(Еmax-Emin)/2Еср, где Еmax, Emin, Еср – максимальное, минимальное и среднее значение освещенности. Самый большой коэффициент пульсаций (с частотой питающей сети) у люминесцентных ламп, работающих с электромагнитными ПРА.

    Методы измерения коэффициента пульсации освещенности установлены в ГОСТ Р 54945-2012.

    Показатели ослепленности. Характеризуют слепящее действие, создаваемое светильником. Если сравнить два источника света с одинаковым световым потоком, но с существенно разными площадями излучающих поверхностей, то очевидно, что светильник с меньшей площадью излучающей поверхностью будет иметь большее значение яркости. И вероятность слепящего действия от него будет выше.

     

    К разделу  СВЕТИЛЬНИКИ 

    К ОГЛАВЛЕНИЮ (Все статьи сайта)

    световой поток, световая отдача, индекс цветопередачи, коэффициент пульсации освещенности, сила света и освещенность. Необходимый уровень освещенности поверхности.

    Осветить свою квартиру можно самостоятельно, если воспользоваться рекомендациями специалистов. А чтобы понять их советы правильно, предлагаем вам особый словарик. В нем вы найдете расшифровку наиболее замысловатых светотехнических терминов.

    На фото:

    Световая отдача

    Показывает, с какой экономичностью полученная электрическая мощность преобразуется в свет.

    Световой поток. Одна из наиболее важных характеристик светильников. Световой поток определяет количество света, излучаемого данным источником. Измеряется в люменах (Лм). Обычная лампа накаливания мощностью 100 Вт имеет световой поток 1300 Лм, а металлогалогенная 70-ваттная – 6000 Лм.

    На фото: модель DIOGENES от Belux.

    Световая отдача рассчитывается как отношение светового потока лампы (лм) к ее мощности (Вт). Использование источников света с высокой светоотдачей — один из главных способов экономии электроэнергии. Например, данный показатель у ламп накаливания составляет в среднем 15 лм/Вт, у компактных люминесцентных — 50-90 лм/Вт при схожем уровне освещенности. Соответственно использование люминисцентных ламп позволяет снизить расходы в среднем в 5-6 раз. Самый высокий световой поток имеют разрядные лампы высокого давления — до 100 лм/Вт.

    На фото:

    Люминесцентные лампы, на которых работает этот светильник, дают холодный белый цвет.

    Цветовая температура

    Характеристика источников света, которая определяет цветность ламп и цветовую тональность (теплую, нейтральную или холодную) освещаемого лампами пространства. Цветовая температура выражается в температурной шкале Кельвина (К). К примеру, значение цветовой температуры для пламени свечи составляет 1900 К, ламп накаливания — 2500-3000К, люминесцентных — 2700-6500 К, ясного неба — 10 000-20 000 К.

    На фото:

    Обратите внимание, как меняется восприятие одного и того же цвета при искусственном свете и при естественном освещении из окна. На этом фото это особенно заметно на примере обивки углового дивана, кресла и обеденных стульев в столовой.

    Коэффициент пульсации освещенности

    Индекс цветопередачи. Отношение цветов предметов при освещении их данным источником света к цветам этих же предметов, освещаемых источником света, принятым за эталон (чаще всего Солнцем), в строго определенных условиях. Обозначается символом Ra. Наивысшее значение Ra равно 100. Худшей цветопередачей обладают натриевые лампы высокого давления (Ra=25). В Европе принята параллельная шкала: тому или иному значению Ra соответствует степень цветопередачи (обозначается цифрами от 1 до 4). Так,  очень хорошая цветопередача (степень 1) соответствует значениям Ra=80 и выше, хорошая (степень 2) – от 60 до 79, удовлетворительная (степень 3) – от 40 до 59 и недостаточная (степень 4) – от 20 до 39.

    На фото: модель Sextans от фабрики Artemide, дизайн Pedretti Alessandro, Studio Rota & Partners.

    Выражается в процентах. Означает глубину пульсации освещенности в определенной точке помещения при питании ламп от сети переменного тока. Неконтролируемая пульсация освещенности приводит к зрительному утомлению.

    Согласно СНиП 23-05-95 «Естественное и искусственное освещение» предельно допустимым является значение КП, равное 20%, а для рабочих мест, оборудованных компьютерами, согласно СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03 «Гигиенические требования к ПЭВМ и организации работ» не допускается значение КП более 5%. Коэффициент пульсации для одиночных ламп составляет: для ЛЛ* — 22-70% в зависимости от типа лампы, для ДРЛ — 63-74%, для МГЛ **- порядка 30%, для НЛВД — около 70%. В условиях бытовой (однофазной) сети при эксплуатации светильника с ЭмПРА*** уменьшить коэффициент пульсации для приемлемого уровня можно только для ЛЛ: это достигается конструкцией светильника со специальной схемой подключения, в который устанавливается не менее двух ламп. Использование ЭПРА позволяет радикально снизить коэффициент пульсации для всех рассматриваемых газоразрядных ламп.


    * ЛЛ — люминесцентная лампа
    ** МГЛ — металлогалогенная лампа
    *** ЭмПРА — электромагнитный пускорегулирующий аппарат.


     

    Сила света

    Отношение светового потока, направляемого от источника света (лампы) или светильника в пределах элементарного пространственного угла (1 стерадиан), охватывающего данное направление, к этому углу. Или, выражаясь проще, плотность светового потока.

    На фото:

    По определению — освещенностью называют плотность светового потока, который попадает на определенную площадь.

    Единица измерения силы света — кандела (кд) — соответствует эталону, который входит в Международную систему основных единиц (СИ). Сила света, излучаемая одной свечой, равна одной канделе (лат. candela — свеча).

    На фото:

    Свеча — условная единица измерения силы света.

    Освещенность

    Это поверхностная плотность светового потока, падающего на площадку заданной величины. Единица освещенности в системе СИ — люкс (Лк), который равен одному люмену на квадратный метр (Лм/м2), тогда как в системе СГС за единицу освещенности принимают фот (равен 10 000 люксам).

    Освещенность прямо пропорциональна силе света источника света: то есть при удалении от поверхности освещенность уменьшается и наоборот — чем ближе лампочка к поверхности, тем менее мощной она должна быть. Обычно нормируется горизонтальная освещенность (в горизонтальной плоскости).

    Диапазон уровней освещенности различен: у яркого солнца в полдень он составляет 100 000 лк, тогда как от неба в безлунную ночь — 0,0003 лк, а от полной луны освещенность всего 0,2 лк. Необходимой для чтения считается освещенность рабочей поверхности около 200 лк.

    На фото:

    Удаленность от источника света — самый важный светотехнический показатель. Вы никогда не сможете читать при свете лампочки из соседского окна. А вот если лампу удастся повесить низко над рабочим столом, вам может и не понадобиться дополнительный настольный светильник.


    В статье использованы изображения 360.ru


    Интенсивность света – обзор

    13.6 Оценка проблемы обнаружения отверстий

    Большая часть этой главы посвящена изучению метода латеральной гистограммы, поскольку он является высокоэффективным средством обнаружения отверстий, хотя и не единственным его применением. В этом разделе мы вернемся к более тщательной оценке методов обнаружения дыр.

    На данном этапе возникает очевидный вопрос: можно ли применить обычные методы обнаружения круглых объектов к обнаружению отверстий.В принципе, это несомненно осуществимо; во многих случаях единственное изменение возникает из-за того, что дырки имеют отрицательный контраст. Соответственно, при использовании техники HT голоса придется накапливать при перемещении на расстояние – R вдоль направления локальной нормали к ребру.

    Однако малые дыры редко имеют характер интенсивности, соответствующий модели, представленной в разделе 13.2. На рис. 13.6 показаны некоторые возможности. Основная проблема заключается в том, что практически невозможно сделать освещение полностью рассеянным.Наоборот, она обычно имеет значительную направленность, поэтому с одной стороны отверстия будет область тени. Если предположить, что отверстия бесконечно глубоки, но узки, область тени вполне может растянуться на половину ширины каждого отверстия. Если отверстия немного больше, чем неглубокие углубления на поверхности, теней может не быть, но интенсивность света будет градуирована по каждому отверстию. Наконец, сложности возникают из-за того, что отверстия часто имеют ширину всего в несколько пикселей, поэтому маловероятно, что распределение интенсивности пикселей будет плавным.В любом случае шум может оказать существенное влияние на внешний вид отверстия.

    Рисунок 13.6. ( a ) Интенсивность поперечного сечения идеализированного отверстия; ( b ) более часто встречающийся случай; ( c ) эффект освещения дыры косо, значительная часть дыры находится в тени.

    Таким образом, на форму отверстия в оцифрованном изображении могут влиять четыре фактора: (1) изотропные изменения интенсивности в области отверстия, (2) анизотропные изменения интенсивности, (3) эффекты оцифровки (как пространственные, так и серые). масштаб) и (4) шум.Поскольку идеальная рабочая модель дыры маловероятна даже в отношении (1), методы обнаружения дыр должны включать значительное количество усреднений, чтобы преодолеть эти эффекты. Например, когда в таких случаях применяется круговой детектор HT, для диаметров 10 пикселей или меньше точность ориентации края и точность положения края часто бывают низкими. Кроме того, граница имеет очень мало краевых точек, поэтому усреднение может быть незначительным. Следовательно, пики в пространстве параметров плохо определены, а точность определения центра низкая.(В процентном отношении это очень плохое измерение, в то время как в абсолютном выражении оно может быть немногим лучше, чем ±1 пиксель.) Напротив, метод боковой гистограммы включает в себя значительное усреднение и обычно дает разумные оценки положения отверстия. Оставшаяся проблема заключается в том, что фактор (2) может привести к систематической погрешности в оценках положения отверстия, хотя возможно, что это можно измерить и скорректировать.

    Наконец, следует отметить, что подход HT требует использования детектора границ.Если используется оператор Собеля, общий объем вычислений будет как минимум в 2 × 8 × N 2 = 16 N 2 , , во много раз больше, чем требуется для метода латеральной гистограммы.

    Несмотря на эти аргументы, дыра в какой-то момент должна стать настолько большой, что ее лучше рассматривать как круг. Этот момент зависит, в частности, от разрешения изображения, но также зависит от схемы освещения и детальных характеристик (форма, гладкость и т. д.).) отверстия, как указано выше. Следовательно, оптимальное решение сильно зависит от данных. Достаточно сказать, что если отверстия меньше примерно 16 пикселей в диаметре, их, вероятно, лучше всего обнаружить с помощью метода латеральной гистограммы; если они больше этого, их, вероятно, лучше всего рассматривать как обычные круглые объекты и обнаруживать методом HT.

    Наконец, мы кратко рассмотрим алгоритм Келли и Гуина (1984). Этот алгоритм работает, находя середины горизонтальных и вертикальных хорд темных областей изображения и находя отверстия в центре полученного креста.Хотя метод, по-видимому, адекватно работал с данными Келли и Гуэна для отверстий диаметром около 12 пикселей, он может дать сбой на менее идеальных изображениях (например, при более низком контрасте или при наличии мешающих элементов), поскольку в конечном итоге он опирается на наличие четырех краевые пиксели на концах горизонтального и вертикального диаметров отверстий. В целом, кажется, нет причин отказываться от вывода о том, что эффективный искатель отверстий должен включать в себя значительное усреднение, как для общей надежности, так и для точности определения местоположения центра.

    Значение силы света представлено измерением…

    Контекст 1

    … это конический диапазон направлений, который составляет около 1/12 сферы. Из-за своего размера стерадиан нелегко визуализировать. Его примерный размер можно увидеть, вытянув вперед руку. Согните локоть на 90. Сожмите кулак. Вращайте предплечье вокруг его центра. При закрытом другом глазе поле зрения между суставами пальцев и внутренней стороной локтя близко (1.у меня в 2 раза больше) до стерадиан (см. рис. 4). Исследователи зрения, вероятно, больше знакомы с двухмерной геометрией углов зрения. Плоский угол внутри конуса в 1 стерад равен 65,54 (см. рис. 5). Телесный угол в стерадианах конического сечения сферы определяется как площадь ее открытого конца, деленная на квадрат расстояния этой площади от центра сферы. Строго говоря, открытый конец конического сечения представляет собой сферическую поверхность, все точки которой равноудалены от центра сферы.Однако до тех пор, пока тангенциальный радиус этого отверстия составляет менее 1/10 расстояния отверстия от центра сферы, плоская площадь открытого конца (Â r 2 ) имеет точность до 1% [6]. (Для экономии места прилагаемые рисунки не соответствуют этому правилу.) Следовательно, телесный угол, который детектор на Рисунке 3 образует с точечным источником в стерадианах …

    Контекст 2

    … 9. Использование детектора с протяженной светочувствительной поверхностью для измерения яркости, излучаемой протяженным источником.Каждая точка на источнике излучает свет под телесным углом на детектор, что дает общее показание в n люменов. Из-за принципа обратимости измерения падающей и испускаемой яркости дают одинаковый результат. (На основе [7], рис. 3.) …

    Контекст 3

    … 8. Измерение яркости, падающей на протяженный детектор от протяженного источника. Каждая точка на детекторе получает свет от источника под телесным углом, что дает общее показание в n люменов.(На основе [7], рис. 3.) …

    Контекст 4

    … описание того, как свет может быть измерен с точки зрения функциональных единиц восприятия изображения, в равной степени применимо к фотометрической спецификации стимулов для зрения и радиометрической спецификации входных данных для небиологических устройств восприятия изображения. Чтобы избежать бесчисленных параллельных ссылок на визуальные и небиологические системы, обсуждение сосредоточено на визуальной перспективе. Когда мы думаем об измерении того, что видим, мы врожденно предполагаем, что наш сознательный опыт — это внешняя реальность (см. рис. 1).Поэтому, когда мы пытаемся определить визуальные стимулы, кажется очевидным, что мы должны измерять то, что находится снаружи. Этот позитивистский взгляд настолько важен для подготовки ученых и инженеров, что даже тем, кто отваживается заняться исследованием зрения, трудно придумать какой-либо другой способ измерения световых характеристик стимулов. Мало кто не согласится с Бодманном (стр. 29) в том, что «фотометрия относится к яркостному аспекту видимого излучения» [1]. Тем не менее, циркулярность света, являющаяся одновременно и стимулом для зрения, и зрительной реакцией, привела исследователей зрения к концептуальным трудностям [2].Взгляд источника света на фотометрию подкрепляется традиционными иллюстрациями закона обратных квадратов излучения, такими как рисунок 2, который представляет ряд таких рисунков [3–6]. Увидев убедительную логику только один раз, трудно думать о фотометрии как-то иначе. Существует альтернатива классической интерпретации силы света и яркости как средств описания источников света. С одинаковой точностью эти измерения описывают свет, падающий на глаз [7].Перспектива падающего света предлагает функционально более достоверную альтернативу освещенности сетчатки или троландам для описания яркости изображения сетчатки. Чтобы объяснить эту альтернативу, мы начнем с основ традиционного подхода к фотометрии, рассматривая, как измеряется свет, излучаемый точечным источником. Базовая установка для измерения силы света включает детектор света, расположенный на определенном расстоянии перед точечным источником, как показано на рисунке 3. Его числовая характеристика «n» зависит от скорости падения (потока) и длины волны фотонов.Спектральная чувствительность детектора соответствует чувствительности человеческого глаза. Это позволяет откалибровать отклик детектора для индикации люменов (светового потока). Тесты быстро показали бы, что реакция детектора меняется в зависимости от его расстояния от источника. Зная, что источник имеет постоянный выходной сигнал, фотометристы могли стандартизировать расстояние измерения до одного метра, ярда или локтя — в зависимости от того, когда и где были написаны правила. Во избежание …

    сила света — Светотехническое общество

    [3.4]
    (точечного источника света в заданном направлении)
    I = dPhi /domega

    Световой поток на единицу телесного угла в рассматриваемом направлении. Следовательно, это световой поток на небольшой поверхности с центром и перпендикулярно этому направлению, деленный на телесный угол (в стерадианах), на который опирается поверхность у источника. Сила света может быть выражена в канделах (кд) или в люменах на стерадиан (лм/ср).

    Примечание: Математически телесный угол должен иметь вершину в точке; поэтому определение силы света строго применимо только к точечному источнику.На практике, однако, свет, исходящий от источника, размеры которого пренебрежимо малы по сравнению с расстоянием, с которого он наблюдается, может рассматриваться как исходящий из точки. В частности, это означает, что с изменением расстояния: 1) изменение телесного угла, стягиваемого источником в точке приема, приближается к 1/(расстояние) 2 , и 2) средняя яркость проецируемой области источника, если смотреть с точка приема существенно не меняется. (Для протяженных источников см. эквивалентной силы света протяженного источника на указанном расстоянии .)

    Слово интенсивность , как определено выше, используется для обозначения силы света (или силы света ). Он также широко используется другими способами, неофициально или формально, в других дисциплинах. Интенсивность стимула может использоваться для обозначения освещенности сетчатки проксимальным стимулом (см. проксимальные стимулы ) или яркостью дистального стимула (см. дистальные стимулы ). Интенсивность используется в том же смысле с другими модуляторами, такими как прослушивание . Интенсивность используется для обозначения уровня освещенности поверхности или плотности потока в поперечном сечении луча света. В физической оптике интенсивность обычно относится к квадрату амплитуды волны.

    « Назад к индексу определений

    Определение и реализация фотометрических единиц

    Сила света

    В фотометрии используются специальные единицы, производные от единицы силы света.Эта единица является одной из семи основных единиц в системе единиц СИ. В старых определениях фотометрической базовой единицы «первичному эталону» приписывалось конкретное значение силы света. До 1979 года этим первичным эталоном был резонаторный излучатель (излучатель черного тела) при температуре замерзающей платины, яркость которого преобразовывалась в силу света путем указания определенной области [E1]. Текущее определение:

    Кандела – это сила света в заданном направлении источника, который излучает монохроматическое излучение частотой 540 ТГц и имеет силу излучения в этом направлении 1/683 ватта на стерадиан.

    В то время как величина силы света по определению является спектрально взвешенной интегральной величиной, определение единицы кандела не содержит никакого спектрального взвешивания. Однако любое практическое приложение требует весовой функции. Поэтому CIPM (Commission International des Poids et Mesures) предписал в 1982 г. применение определения вместе с функциями спектральной чувствительности человеческого глаза V ( λ ) для фотопического зрения и V ‘ ( λ ) для скотопического зрения [E3].Эти отношения подробно обсуждаются, например, в [E4].

    Чтобы включить спектральное взвешивание измеряемой величины, единица силы света — кандела (кд) — сегодня реализована на этой основе с использованием ламп накаливания, калиброванных с помощью фотометров, в качестве эталонов силы света. Фотометры действуют как эталоны передачи мощности излучения, которая измеряется радиометрически с помощью криогенного радиометра. В ПТБ для обслуживания фотометрического базового блока используется целая сеть ламп и фотометров [E5].

    Световой поток

    Наиболее важной для народного хозяйства фотометрической величиной является световой поток в единице «люмен» (лм). Световой поток лампы показывает, сколько света она излучает во все стороны окружающего помещения. Единица светового потока выводится в ПТБ гониофотометрически из базовой единицы силы света.

    Освещенность

    Освещенность является метрологически наиболее важной величиной — она ​​указывается в единицах «люкс» (лк).Для его измерения используются фотометры (здесь: люксметры), адаптированные к функции спектральной световой отдачи V ( λ ) и характеризующиеся своей фотометрической чувствительностью. Их зависимость от направления также может быть адаптирована к конкретным геометрическим весам (например, плоскостным, пространственным) [E6].

    Яркость

    Яркость приобретает все большее значение, ее единица измерения — кд·м -2 и не имеет собственного названия.Он служит для характеристики, например, дисплеев и измеряется, например. с пространственно-разрешающим приемником (ПЗС-камера).

    Литература

    [E1] Comptes Rendus des Séances de la 9e Conférence Générale des Poids et Mesures (CGPM), Paris 1948, 53, BIPM, F-92310 Sèvres, France
    [E2] Comptes Rendus de Séances de la 9e 16e Conférence Générale des Poids et Mesures (CGPM), Paris 1979, 100, BIPM, F-92310 Sèvres, France
    [E3] BIPM Com. Минусы Фот. Radiometrie, 1982, 10
    [E4] Заутер, Г., Die Candela: Erläuterungen zum Verständnis der Definition und der Realisierung; PTB-Mitteilungen 107, 1997
    [E5] В. Эрб, Г. Заутер; Сеть PTB для реализации и обслуживания канделы; Метрология, 1997, 34 , 115-124
    [Е6] DIN 5032, часть 6; Begriffe, Eigenschaften und Kennzeichnung von Photometern

    Прикладные науки | Бесплатный полнотекстовый | Оптимизация поля силы света для настольной светодиодной лампы с антибликовым покрытием без второго оптического элемента

    Рис. 1. Пространственная характеристика моделирования в программном обеспечении: ( a ) план настольного светильника и ( b ) вид сбоку настольной лампы на рабочем столе.

    Рисунок 1. Пространственная характеристика моделирования в программном обеспечении: ( a ) план настольного светильника и ( b ) вид сбоку настольной лампы на рабочем столе.

    Рис. 2. Изолиния и карта цветовой освещенности (люкс) под разными углами луча: ( a ) 70°, ( b ) 80°, ( c ) 90°, ( d ) 100°, ( e ) 110° и ( f ) 120°.

    Рисунок 2. Изолиния и карта цветовой освещенности (люкс) под разными углами луча: ( a ) 70°, ( b ) 80°, ( c ) 90°, ( d ) 100°, ( e ) 110° и ( f ) 120°.

    Рис. 3. Профиль поля силы света для углов луча 70–120°.

    Рисунок 3. Профиль поля силы света для углов луча 70–120°.

    Рис. 4. UGR и равномерность для углов луча 70–120°.

    Рисунок 4. UGR и равномерность для углов луча 70–120°.

    Рисунок 5. Карта изолинии и цветовой освещенности (люкс) с различной высотой источника света: ( a ) 35 см, ( b ) 40 см, ( c ) 41 см, ( d ) 42 см, ( e ) ) 43 см, ( ф ) 44 см, ( г ) 45 см, ( ч ) 46 см, ( и ) 47 см, ( j ) 48 см, и ( к ) 50 см.

    Рисунок 5. Карта изолинии и цветовой освещенности (люкс) с различной высотой источника света: ( a ) 35 см, ( b ) 40 см, ( c ) 41 см, ( d ) 42 см, ( e ) ) 43 см, ( ф ) 44 см, ( г ) 45 см, ( ч ) 46 см, ( и ) 47 см, ( j ) 48 см, и ( к ) 50 см.

    Рисунок 6. УГР и однородность для настольных ламп высотой 35–50 см.

    Рисунок 6. УГР и однородность для настольных ламп высотой 35–50 см.

    Рис. 7. Карта изолинии и цветовой освещенности (лк) при разных углах поворота настольной лампы: ( a ) 5°, ( b ) 4°, ( c ) 3°, ( d ) 2°, ( e ) 1°, ( f ) 0°, ( g ) −1°, ( h ) −2°, ( i ) −3°, ( j ) −4°, и ( к ) −5°.

    Рис. 7. Карта изолинии и цветовой освещенности (лк) при разных углах поворота настольной лампы: ( a ) 5°, ( b ) 4°, ( c ) 3°, ( d ) 2°, ( e ) 1°, ( f ) 0°, ( g ) −1°, ( h ) −2°, ( i ) −3°, ( j ) −4°, и ( к ) −5°.

    Рис. 8. UGR и однородность для настольной лампы высотой 45 см и углами поворота от 5° до −5°.

    Рис. 8. UGR и однородность для настольной лампы высотой 45 см и углами поворота от 5° до −5°.

    Рис. 9. Вид сбоку конструкции настольной лампы.

    Рисунок 9. Вид сбоку конструкции настольной лампы.

    Рисунок 10. Карта освещенности, когда модуль настольной лампы был ( a ) выключенным и ( b ) работающим.

    Рис. 10. Карта освещенности, когда модуль настольной лампы был ( a ) выключенным и ( b ) работающим.

    Рисунок 11. Значения освещенности на разных высотах для угла луча 90°.

    Рисунок 11. Значения освещенности на разных высотах для угла луча 90°.

    Таблица 1. Параметры настройки моделирования.

    Таблица 1. Параметры настройки моделирования.

    4004 140 см
    символ Характеристики
    140 см
    W0 (Ширина на столе) 00400404 80 см
    L1 (длина расчета объекта) 40 см.
    W1

    Таблица 2. Параметры моделирования DIALux.

    Таблица 2. Параметры моделирования DIALux.

    400 900 люменов

    5
    Технические характеристики Характеристики
    800 люменов 800 люменов 800 люменов
    Отражение факторов стола 50%
    45 см

    Таблица 3. Взаимосвязь между унифицированным рейтингом ослепления (UGR) и углом луча.

    Таблица 3. Взаимосвязь между унифицированным рейтингом ослепления (UGR) и углом луча.

    9045 5
    Угол луча Степень Настольная лампа высоты H3 (CM) UGR
    70402
    70 45 <10
    80
    45 10
    45 17.49 17.4
    100 45 45 22.6 (Fail)
    110 45 27.1 (неудачно)
    120 45 >30 (неудачно)

    Таблица 4. Освещенность и равномерность при углах луча 70–120°.

    Таблица 4. Освещенность и равномерность при углах луча 70–120°.

    Угол луча
    70 ° 80 ° 90 ° 90 ° 100 ° 110 ° 9 120 °
    Средний флюс (Люкс) 1571 1322 1139 998 998 891 891 805
    1032 911 810 731 666
    Максимальный Flux (Lux) 2053 1676 1414 1220 1074 959
    Однородность 575 0,78 0,8 0,81 0,82 0,83

    Таблица 5. Связь между UGR и высотой настольной лампы.

    Таблица 5. Связь между UGR и высотой настольной лампы.

    9045 95 99
    Угол луча Степень Настольная лампа высоты H3 (см) UGR
    9 35 <10
    90
    40 <10
    90 41 <10
    90 42 13.1
    00 43 00 43 00 15
    9
    16.3
    54 45 17.4
    5 009
    0 00
    90 47 47 20,7 (проваливаются)
    21.8 (провал)
    50 23.5 (Fail)

    Таблица 6. Освещенность и равномерность для разных настольных ламп высотой 35–50 см.

    Таблица 6. Освещенность и равномерность для разных настольных ламп высотой 35–50 см.

    Настольная лампа высоты (H3)
    35 см 40 см 41 см 42 см 43 см 44 см 45 см 46 см 47 см 48 см 50 см
    1624 1354 1307 1262 1262 1178 1139 1102 1066 04 1033 969
    1144 1144 1030 1007 983 959 935 959 935 911 889 911 845 05 845 803
    Максимальный флюс (Люкс) 2239 1757 1679 1607 1538 1474 1414 1357 1357 1304 1254 1161
    Однородность 0.7 0,76 0,76 0,77 0,78 0,79 0,79 0,79 0,8 0.81 0.81 0.82 0.83

    Таблица 7. Связь между UGR и углом поворота.

    Таблица 7. Связь между UGR и углом поворота.

    45 95 400 400
    Угол луча Угол Настольная лампа высоты H3 (см) Угол вращения (θ) UGR
    5 ° <10
    45 <10
    90 45 12.1
    00 04 45 9 9 05 9 9 00 14.4
    45 1 ° 16.1
    5
    45 0 ° 17.4
    90 45 -1 ° -1 ° -1 ° -1 ° 19.4 (FAIL)
    -2 45 -2 ° 9 21.2 (Fail)
    -3 ° 22.6 (сбой)
    90 45 −4° 23.6 (неудачно)
    90 45 −5° 24,5 (неудачно)

    Таблица 8. Освещенность и равномерность для разных настольных ламп высотой 35–50 см.

    Таблица 8. Освещенность и равномерность для разных настольных ламп высотой 35–50 см.

    90 400
    Угол поворота (θ)
    5 ° 9 5 ° 4 ° 3 ° 9 2 ° 9 1 ° 0 ° -1 ° -2 ° — 3 ° -4 ° -4 ° -5 ° 9 -5 9
    Средний флюс (Люкс) 1133 1136 1138 1139 1139 1139 1139 1138 1138 1136 1133
    04 853 866 879 892 902 911 902 892 879 866 853
    Максимальный flux (lux) 1429 1427 1427 1424 1419 1419 1414 1419 1424 1427 1428 1429
    Однородность 0.75 0.76 0,77 0,77 0,78 0,79 0,8 0,8 0,79 0,78 0,77 0,76 0,75

    Таблица 9. Сравнение смоделированных и измеренных значений освещенности.

    Таблица 9. Сравнение смоделированных и измеренных значений освещенности.

    0.27 3991 3491 3428 0.36 2128 2094 0,45 1414 1394

    Таблица 10. Сравнение смоделированных и измеренных значений освещенности в углах области объекта при высоте настольной лампы 45 см.

    Таблица 10. Сравнение смоделированных и измеренных значений освещенности в углах области объекта при высоте настольной лампы 45 см.

    − 5 9010 4 1029
    Координаты измерения (расстояние от точки P1) x, y (см) Моделированное значение освещенности центра (люкс) Измеренное значение освещенности центра (люкс)
    1048 1032
    x — 11, Y + 12 1050
    x + 12, Y — 12 1040 1020
    x + 12, Y + 12 1069 1046

    %PDF-1.4 % 60 0 объект > эндообъект внешняя ссылка 60 21 0000000015 00000 н 0000001596 00000 н 0000001741 00000 н 0000001776 00000 н 0000001831 00000 н 0000001952 00000 н 0000002068 00000 н 0000002199 00000 н 0000002463 00000 н 0000003083 00000 н 0000003500 00000 н 0000003730 00000 н 0000004271 00000 н 0000004580 00000 н 0000012087 00000 н 0000021443 00000 н 0000026118 00000 н 0000028984 00000 н 0000029060 00000 н 0000029128 00000 н 0000029494 00000 н трейлер ] >> startxref 0 %%EOF 61 0 объект > эндообъект 62 0 объект > эндообъект 63 0 объект > эндообъект 64 0 объект > эндообъект 65 0 объект >/ProcSet[/PDF/Text]/ExtGState>>> эндообъект 66 0 объект > эндообъект 67 0 объект >/DW 1000/Тип/Шрифт>> эндообъект 68 0 объект > эндообъект 69 0 объект > эндообъект 70 0 объект > эндообъект 71 0 объект > эндообъект 72 0 объект > эндообъект 73 0 объект > поток x\KƑ+uM(=Xٳ8ZhMBAv}۟`nf~Yxlib Х|WC1_}h6 💚,L06I繉?X’4&0YInv&8MM~Rd5ad4=6i Z͊ +dVffԜ1t4.»L, C?rvZkH0, ZiaD6Ny&$V6ByM,y ??Р.#Эо ԏ-,@Èz+°8D$ LdU;,?io929%4d:[66tt!sCwI[md1!:p֑IL~ӎ9LSe(+»C,O’S0o:MyѨ$3EJRJt»@YxH`6ˆ&AI]GHǩ4bV2)4V6&dJx #jLhh 2Qd0 ,\’؎tBԎ;#TJiUbx0qr’ڎ»}q»ҴGIGPĂwY!SJB6KDHKm:%ⓘ(Ib2jK!ϒ5ehvLkbFdGneKHt;Dv愴43t37=I۞am’iGtYӥy>0$DǝV{lzpZNiZ4[Kbi?» yv9Qh6tnq5b)REH~[(@l=X?·nDi;cIOaFlQ%YͰp4Qp-Y;KzڎDu=AYvB_itj0wJbz`hV4Н3o=’8:*Fa6c6’#e

    Интенсивность света — The Futures Channel


    Математика

    6 класс, 7 класс, 8 класс, 9 класс, 10 класс, 11 класс, 12 класс,
    АлгебраСистемы координатОбразцыФункции и отношения
    A-CED.1,

    · Может построить точку в двумерной системе координат по заданным координатам или определить координаты заданной точки
    · Может экстраполировать график при наличии шаблона

    Загрузить Руководство для учителя PDF

    Процедура: Это задание лучше всего выполнять учащимся, работающим индивидуально или в группах по два человека.

    Зависимость между интенсивностью света (I) и расстоянием от источника света (d) определяется уравнением

    В качестве первого шага исследования учащиеся должны определить две задействованные переменные (интенсивность, измеряемую в точках на квадратный дюйм, и расстояние от источника света, измеряемое в футах).

    Следующим шагом будет определение независимой переменной (расстояние) и зависимой переменной (интенсивность) и построение графика четырех заданных точек данных в декартовой системе координат (11.2, 36.25), (7.9, 72.5), ( 5,6 145), (5 181,25).

    Студенты, начинающие изучать алгебру, рисовали кривую на графике, чтобы оценить ответы на вопросы. После того, как они это сделают, вы можете показать им уравнение (в данном случае k = 4531,25) и попросить их подставить четыре заданные точки данных для проверки уравнения.

    Для более продвинутых учащихся вы можете дать им общую форму приведенного выше уравнения, чтобы они определили значение k и нашли конкретное уравнение, или пусть учащиеся сами методом проб и ошибок определят общую форму уравнение (путем проверки таких уравнений, как I = -kd + c, I = k/d, I = k/d².

    Ответы: 10 футов соответствуют 45,3 точки на квадратный дюйм; 3 фута соответствуют 503,5 точкам на квадратный дюйм.

     

    Интенсивность света

    Расследование

    Четыре изображения ниже представляют интенсивность света на различных расстояниях от лампы-вспышки.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.