Hari ini kami akan memberitahu anda semua tentang formula pencahayaan untuk kawasan terbuka dan dalam rumah, serta memberikan magnitud fluks bercahaya dalam keadaan berbeza.
Lilin dan roda berputar
Sebelum elektrifikasi meluas, sumber cahaya adalah matahari, bulan, api dan lilin. Para saintis pada abad kelima belas telah dapat mencipta sistem kanta untuk meningkatkan pencahayaan, tetapi kebanyakan orang bekerja dan hidup dengan cahaya lilin.
Ada yang berasa menyesal kerana membelanjakan wang untuk lampu lilin, atau cara ini untuk memanjangkan hari tidak tersedia. Kemudian mereka menggunakan pilihan bahan api alternatif - minyak, lemak haiwan, kayu. Sebagai contoh, wanita petani Rusia di lorong tengah telah menenun rami sepanjang hidup mereka dengan cahaya obor. Pembaca mungkin bertanya: "Mengapa ini perlu dilakukan pada waktu malam?" Lagipun, pekali cahaya semula jadi pada siang hari adalah lebih tinggi. Hakikatnya ialah pada siang hari, wanita petani mempunyai banyak kebimbangan lain. Selain itu, proses menganyam sangat teliti dan memerlukan ketenangan fikiran. Adalah penting bagi wanita untuk tidak memijak kanvas, supaya kanak-kanak tidak mengelirukan benang, dan lelaki tidak akan mengalih perhatian.
Tetapi dengan kehidupan sedemikian terdapat satu bahaya: fluks bercahaya (kami merumuskanberikan sedikit lebih rendah) daripada obor adalah sangat rendah. Mata tegang dan wanita cepat hilang penglihatan.
Pencahayaan dan pembelajaran
Apabila pelajar darjah satu pergi ke sekolah pada 1 September, mereka mengharapkan keajaiban dengan keterujaan. Mereka ditangkap oleh penguasa, bunga, bentuk yang indah. Mereka berminat dengan bagaimana guru mereka akan menjadi seperti, dengan siapa mereka akan duduk di meja yang sama. Dan seseorang mengingati perasaan ini sepanjang hayatnya.
Tetapi orang dewasa, apabila menghantar anak mereka ke sekolah, harus memikirkan lebih banyak perkara yang membosankan daripada kegembiraan atau kekecewaan. Ibu bapa dan guru mengambil berat tentang keselesaan meja, saiz bilik darjah, kualiti kapur, dan formula pencahayaan di dalam bilik. Penunjuk ini mempunyai norma untuk kanak-kanak dari semua peringkat umur. Oleh itu, warga sekolah harus bersyukur kerana orang ramai memikirkan lebih awal bukan sahaja kurikulum, tetapi juga aspek material isu tersebut.
Pencahayaan dan kerja
Bukan sia-sia sekolah menjalankan pemeriksaan di mana formula untuk mengira pencahayaan bilik untuk kelas digunakan. Kanak-kanak sepuluh atau sebelas tahun tidak melakukan apa-apa selain membaca dan menulis. Kemudian mereka membuat kerja rumah mereka pada waktu petang, sekali lagi tidak berpisah dengan pen, buku nota dan buku teks. Selepas itu, remaja moden juga berpegang pada pelbagai skrin. Akibatnya, seluruh kehidupan seorang pelajar sekolah dikaitkan dengan beban pada penglihatan. Tetapi sekolah hanyalah permulaan kehidupan. Selanjutnya, semua orang ini sedang menunggu universiti dan bekerja.
Setiap jenis kerja memerlukan keluaran cahayanya sendiri. Formula pengiraan sentiasa mengambil kira ituseseorang itu melakukan 8 jam sehari. Sebagai contoh, pembuat jam atau tukang emas mesti mempertimbangkan butiran terkecil dan warna warna. Oleh itu, tempat kerja orang dalam profesion ini memerlukan lampu yang besar dan terang. Seorang ahli botani yang mengkaji tumbuh-tumbuhan hutan hujan, sebaliknya, perlu sentiasa berada di waktu senja. Orkid dan bromeliad sudah biasa dengan fakta bahawa tingkat atas pokok mengambil hampir semua cahaya matahari.
Formula
Datang terus ke formula pencahayaan. Ungkapan matematiknya kelihatan seperti ini:
Eυ=dΦυ / dσ.
Mari kita lihat lebih dekat ungkapan itu. Jelas sekali, Eυ ialah pencahayaan, kemudian Φυ ialah fluks bercahaya, dan σ ialah unit kecil kawasan di mana fluks jatuh. Dapat dilihat bahawa E ialah nilai kamiran. Ini bermakna bahawa segmen dan kepingan yang sangat kecil dipertimbangkan. Iaitu, saintis merumuskan pencahayaan semua kawasan kecil ini untuk mendapatkan hasil akhir. Unit pencahayaan ialah lux. Maksud fizikal satu lux ialah fluks bercahaya, yang mana terdapat satu lumen bagi setiap meter persegi. Lumen pula adalah nilai yang sangat spesifik. Ia menandakan fluks bercahaya yang dipancarkan oleh sumber isotropik titik (oleh itu cahaya monokromatik). Keamatan cahaya sumber ini adalah sama dengan satu candela setiap sudut pepejal satu steradian. Unit pencahayaan adalah nilai kompleks yang merangkumi konsep "candela". Makna fizikal definisi terakhir adalah seperti berikut: keamatan cahaya dalam arah yang diketahui dari sumber yangmemancarkan sinaran monokromatik dengan frekuensi 540 1012 Hz (panjang gelombang terletak pada kawasan spektrum yang boleh dilihat), dan keamatan tenaga cahaya ialah 1/683 W/sr.
Konsep ringan
Sudah tentu, semua konsep ini pada pandangan pertama kelihatan seperti kuda sfera dalam vakum. Sumber sedemikian tidak wujud dalam alam semula jadi. Dan pembaca yang penuh perhatian pasti akan bertanya kepada dirinya sendiri: "Mengapa ini perlu?" Tetapi ahli fizik mempunyai keperluan untuk membandingkan. Oleh itu, mereka perlu memperkenalkan norma tertentu yang mesti dipandu. Formula pencahayaan adalah mudah, tetapi banyak yang tidak jelas. Mari kita pecahkan.
Indeks "υ"
Indeks υ bermakna nilainya tidak cukup fotometrik. Dan ini disebabkan oleh hakikat bahawa keupayaan manusia adalah terhad. Sebagai contoh, mata hanya melihat spektrum sinaran elektromagnet yang boleh dilihat. Lebih-lebih lagi, orang melihat bahagian tengah skala ini (merujuk kepada warna hijau) jauh lebih baik daripada kawasan marginal (merah dan ungu). Iaitu, sebenarnya, seseorang tidak melihat 100% foton berwarna kuning atau biru. Pada masa yang sama, terdapat peranti yang tidak mempunyai ralat sedemikian. Nilai berkurangan yang digunakan oleh formula pencahayaan (fluks bercahaya, contohnya) dan yang dilambangkan dengan huruf Yunani "υ", diperbetulkan untuk penglihatan manusia.
Penjana Sinaran Monokromatik
Pada asasnya, seperti yang dinyatakan di atas, adalah bilangan foton dengan panjang tertentugelombang yang dipancarkan dalam arah tertentu per unit masa. Malah laser yang paling monokromatik mempunyai beberapa taburan panjang gelombang. Dan dia pastinya perlu melakukan sesuatu. Ini bermakna foton tidak dipancarkan ke semua arah. Tetapi dalam formula terdapat perkara seperti "sumber titik cahaya." Ini adalah model lain yang direka untuk menyatukan nilai tertentu. Dan tidak satu pun objek alam semesta boleh dipanggil itu. Jadi, sumber cahaya titik ialah penjana foton yang memancarkan bilangan kuanta medan elektromagnet yang sama dalam semua arah, saiznya sama dengan titik matematik. Walau bagaimanapun, terdapat satu helah, ia boleh menjadikan objek sebenar sebagai sumber titik: jika jarak yang dicapai oleh foton adalah sangat besar berbanding dengan saiz penjana. Oleh itu, bintang pusat kita Matahari ialah cakera, tetapi bintang yang jauh ialah titik.
Arbor, baiklah, taman
Pastinya seorang pembaca yang penuh perhatian menyedari perkara berikut: pada hari yang cerah, kawasan lapang kelihatan lebih bercahaya daripada kawasan lapang atau halaman yang ditutup di satu sisi. Oleh itu, pantai laut sangat memikat: ia sentiasa cerah dan panas di sana. Tetapi walaupun kawasan terbuka yang besar di dalam hutan lebih gelap dan sejuk. Dan perigi cetek kurang menyala pada hari yang paling terang. Ini kerana jika seseorang hanya melihat sebahagian daripada langit, lebih sedikit foton yang sampai ke matanya. Pekali pencahayaan semula jadi dikira sebagai nisbah fluks cahaya dari seluruh langit ke kawasan yang boleh dilihat.
Bulatan, bujur, sudut
Semua inikonsep berkaitan dengan geometri. Tetapi sekarang kita akan bercakap tentang fenomena yang berkaitan secara langsung dengan formula pencahayaan dan, akibatnya, kepada fizik. Sehingga tahap ini, diandaikan bahawa cahaya jatuh pada permukaan secara berserenjang, dengan ketat ke bawah. Ini, tentu saja, juga merupakan anggaran. Di bawah keadaan ini, jarak dari sumber cahaya bermakna kejatuhan dalam pencahayaan berkadaran dengan kuasa dua jarak. Oleh itu, bintang-bintang yang dilihat oleh seseorang dengan mata kasar di langit sama ada terletak tidak begitu jauh dari kita (semuanya milik galaksi Bima Sakti) atau sangat terang. Tetapi jika cahaya mengenai permukaan pada satu sudut, keadaan adalah berbeza.
Fikirkan lampu suluh. Ia memberikan titik cahaya bulat apabila diarahkan betul-betul berserenjang dengan dinding. Jika anda condongkannya, tempat itu akan berubah bentuk menjadi bujur. Seperti yang anda ketahui dari geometri, bujur mempunyai kawasan yang lebih besar. Dan oleh kerana lampu suluh masih sama, ini bermakna keamatan cahaya adalah sama, tetapi ia, seolah-olah, "berlumur" di kawasan yang luas. Keamatan cahaya bergantung pada sudut tuju mengikut hukum kosinus.
Musim bunga, musim sejuk, musim luruh
Tajuk itu kedengaran seperti tajuk filem yang cantik. Tetapi kehadiran musim secara langsung bergantung pada sudut di mana cahaya jatuh pada titik tertinggi di permukaan planet. Dan pada masa ini ia bukan hanya mengenai Bumi. Musim wujud pada mana-mana objek dalam sistem suria yang paksi putarannya condong berbanding ekliptik (contohnya, di Marikh). Pembaca mungkin sudah meneka: semakin besar sudut kecondongan, semakin sedikit foton bagi setiap kilometer persegi permukaan sesaat. Jadi itumusim akan menjadi lebih sejuk. Pada saat penyimpangan terbesar planet di hemisfera, musim sejuk memerintah, pada saat paling tidak - musim panas.
Angka dan fakta
Agar tidak menjadi tidak berasas, berikut adalah beberapa data. Kami memberi amaran kepada anda: semuanya dipuratakan dan tidak sesuai untuk menyelesaikan masalah tertentu. Di samping itu, terdapat direktori pencahayaan permukaan oleh pelbagai jenis sumber. Adalah lebih baik untuk merujuk kepada mereka semasa membuat pengiraan.
- Pada jarak dari Matahari ke mana-mana titik di angkasa, yang lebih kurang sama dengan jarak ke Bumi, pencahayaan adalah seratus tiga puluh lima ribu lux.
- Planet kita mempunyai atmosfera yang menyerap sebahagian daripada sinaran. Oleh itu, permukaan bumi diterangi dengan maksimum seratus ribu lux.
- Lintang pertengahan musim panas diterangi pada tengah hari sebanyak tujuh belas ribu lux dalam cuaca cerah dan lima belas ribu lux dalam cuaca mendung.
- Pada malam bulan purnama, pencahayaan adalah dua persepuluh lux. Cahaya bintang pada malam tanpa bulan hanyalah satu atau dua perseribu lux.
- Membaca buku memerlukan sekurang-kurangnya tiga puluh hingga lima puluh lux pencahayaan.
- Apabila seseorang menonton filem di pawagam, fluks bercahaya adalah kira-kira seratus lux. Adegan paling gelap akan mempunyai penunjuk lapan puluh lux, dan imej hari cerah yang terang akan "menarik" seratus dua puluh.
- Matahari terbenam atau matahari terbit di atas laut akan memberikan pencahayaan kira-kira seribu lux. Pada masa yang sama, pada kedalaman lima puluh meter, pencahayaan akan menjadi kira-kira 20 lux. Air menyerap cahaya matahari dengan baik.
