Ma mindent elmondunk a nyílt területek és beltéri megvilágítási képletről, valamint megadjuk a fényáram nagyságát különböző körülmények között.
Gyertya és forgókerék
A széles körben elterjedt villamosítás előtt a fényforrás a nap, a hold, a tűz és a gyertya volt. A tudósok már a 15. században képesek voltak lencserendszert létrehozni a megvilágítás fokozására, de a legtöbb ember gyertyafény mellett dolgozott és élt.
Néhányan sajnálták, hogy pénzt költenek viaszlámpákra, vagy egyszerűen nem volt elérhető a nap meghosszabbításának ilyen módja. Ezután alternatív tüzelőanyagot használtak - olajat, állati zsírt, fát. Például a középső sáv orosz parasztasszonyai egész életükben fáklya fényénél szőttek lenet. Az olvasó felteheti a kérdést: "Miért kellett ezt éjszaka csinálni?" Végül is a természetes fény együtthatója a nap folyamán sokkal magasabb. A helyzet az, hogy napközben a parasztasszonyoknak sok más gondjuk is volt. Ezenkívül a szövési folyamat nagyon fáradságos, és nyugalmat igényel. A nők számára fontos volt, hogy senki ne lépjen a vászonra, hogy a gyerekek ne keverjék össze a szálakat, és a férfiak ne vonják el a figyelmüket.
De egy ilyen életben van egy veszély: a fényáram (képletünkadj egy kicsit lejjebb) a fáklyától nagyon alacsony. A szemek megfeszültek, és a nők gyorsan elvesztették látásukat.
Világítás és tanulás
Amikor az első osztályosok szeptember elsején iskolába mennek, izgatottan várják a csodákat. Elfogják őket az uralkodó, virágok, szép forma. Érdekli őket, hogy milyen lesz a tanáruk, kivel ülnek majd egy asztalhoz. És az ember élete végéig emlékszik ezekre az érzésekre.
A felnőtteknek azonban, amikor gyermekeiket iskolába küldik, prózaibb dolgokra kell gondolniuk, mint az örömre vagy a csalódásra. A szülők és a tanárok aggódnak az íróasztal kényelméért, az osztályterem méretéért, a kréta minőségéért és a helyiség világítási képletéért. Ezek a mutatók minden korosztály számára rendelkeznek normákkal. Ezért az iskolásoknak hálásaknak kell lenniük, hogy az emberek nem csak a tananyagot, hanem a kérdés tárgyi oldalát is előre átgondolták.
Világítás és munka
Nem hiába végeznek ellenőrzéseket az iskolákban, amelyek során az osztályok helyiségeinek megvilágításának kiszámítására szolgáló képletet alkalmazzák. A tíz-tizenegy éves gyerekek nem csinálnak mást, csak olvasnak és írnak. Aztán este megcsinálják a házi feladatukat, megint nem válnak el tollaktól, füzetektől és tankönyvektől. Ezt követően a modern tinédzserek is ragaszkodnak a különféle képernyőkhöz. Ennek eredményeként egy iskolás gyermek egész élete a látás terhelésével jár. De az iskola csak az élet kezdete. Továbbá ezek az emberek egyetemre és munkára várnak.
Minden típusú munkához saját fénykibocsátás szükséges. A számítási képlet mindig figyelembe veszi aztegy ember napi 8 órát csinál. Például egy órásnak vagy ékszerésznek figyelembe kell vennie a legkisebb részleteket és a színárnyalatokat. Ezért ebben a szakmában az emberek munkahelye nagy és fényes lámpákat igényel. Egy botanikusnak, aki az esőerdő növényeit tanulmányozza, éppen ellenkezőleg, állandóan a szürkületben kell maradnia. Az orchideák és a broméliák megszokták, hogy a fák felső rétege szinte az összes napfényt elnyeli.
Formula
Közvetlenül a megvilágítási képlethez jutunk. A matematikai kifejezése így néz ki:
Eυ=dΦυ / dσ.
Nézzük meg közelebbről a kifejezést. Nyilvánvaló, hogy Eυ a megvilágítás, majd Φυ a fényáram, σ pedig egy kis területegység, amelyre a fényáram esik. Látható, hogy E egy integrál érték. Ez azt jelenti, hogy nagyon kis szegmenseket és darabokat kell figyelembe venni. Vagyis a tudósok összesítik ezeknek a kis területeknek a megvilágítását, hogy megkapják a végeredményt. A megvilágítás mértékegysége a lux. Egy lux fizikai jelentése egy olyan fényáram, amelyre négyzetméterenként egy lumen jut. A lumen pedig egy nagyon specifikus érték. A pontszerű izotróp forrás (tehát monokromatikus fény) által kibocsátott fényáramot jelöli. Ennek a forrásnak a fényerőssége egyenlő egy kandelával egy szteradián térszögénként. A megvilágítás mértékegysége egy összetett érték, amely magában foglalja a „kandela” fogalmát. Az utolsó meghatározás fizikai jelentése a következő: a fény intenzitása ismert irányban olyan forrásból, amelymonokromatikus sugárzást bocsát ki 540 1012 Hz frekvenciával (a hullámhossz a spektrum látható tartományában van), és a fény energiaintenzitása 1/683 W/sr.
Könnyű fogalmak
Természetesen ezek a fogalmak első pillantásra úgy néznek ki, mint egy gömb alakú ló a légüres térben. Ilyen források a természetben nem léteznek. És a figyelmes olvasó minden bizonnyal felteszi magának a kérdést: „Miért van erre szükség?” De a fizikusoknak szükségük van az összehasonlításra. Ezért be kell vezetniük bizonyos normákat, amelyeket követniük kell. A megvilágítási képlet egyszerű, de sok minden homályos lehet. Bontsuk fel.
Index "υ"
A υ index azt jelenti, hogy az érték nem egészen fotometrikus. És ez annak a ténynek köszönhető, hogy az emberi képességek korlátozottak. Például a szem csak az elektromágneses sugárzás látható spektrumát érzékeli. Ráadásul az emberek sokkal jobban látják ennek a skála középső részét (ez a zöld színre utal), mint a peremterületeket (piros és lila). Valójában az ember nem érzékeli a sárga vagy kék színű fotonok 100%-át. Ugyanakkor vannak olyan eszközök, amelyekben nincs ilyen hiba. A megvilágítási képlet által működtetett csökkentett értékek (például a fényáram), amelyeket a görög "υ" betűvel jelölnek, az emberi látás szempontjából korrigálva vannak.
Monokromatikus sugárzásgenerátor
Amint fentebb említettük, az alap a bizonyos hosszúságú fotonok számaidőegység alatt meghatározott irányban kibocsátott hullámok. Még a leginkább monokromatikus lézernek is van bizonyos hullámhossz-eloszlása. És minden bizonnyal foglalkoznia kell valamivel. Ez azt jelenti, hogy a fotonok nem bocsátódnak ki minden irányba. De a képletben van olyan, hogy "pontos fényforrás". Ez egy másik modell, amelyet egy bizonyos érték egységesítésére terveztek. És a világegyetem egyetlen objektuma sem nevezhető annak. Tehát a pontszerű fényforrás egy fotongenerátor, amely minden irányban azonos számú elektromágneses mezőkvantumot bocsát ki, mérete megegyezik egy matematikai ponttal. Van azonban egy trükk, pontforrássá tehet egy valós tárgyat: ha a távolság, amelyen keresztül a fotonok elérik, nagyon nagy a generátor méretéhez képest. Így központi csillagunk, a Nap egy korong, de a távoli csillagok pontok.
Luga, hát, park
Bizonyára egy figyelmes olvasónak feltűnt a következő: verőfényes napsütéses napon egy nyílt terület sokkal jobban megvilágított, mint az egyik oldalon lezárt tisztás vagy pázsit. Ezért olyan csábító a tengerpart: ott mindig süt a nap és meleg van. De még egy nagy tisztás az erdőben is sötétebb és hidegebb. A sekély kút pedig rosszul van megvilágítva a legfényesebb napon. Ennek az az oka, hogy ha az ember csak egy részét látja az égboltnak, kevesebb foton jut el a szemébe. A természetes megvilágítás együtthatóját a teljes égbolt fényáramának a látható területhez viszonyított arányaként számítják ki.
Kör, ovális, szög
Ezek mindfogalmak a geometriához kapcsolódnak. De most egy olyan jelenségről fogunk beszélni, amely közvetlenül kapcsolódik a megvilágítási képlethez, és ennek következtében a fizikához. Eddig azt feltételezték, hogy a fény merőlegesen, szigorúan lefelé esik a felületre. Ez természetesen szintén közelítés. Ebben a feltételben a fényforrástól való távolság a megvilágításnak a távolság négyzetével arányos csökkenését jelenti. Így azok a csillagok, amelyeket az ember szabad szemmel lát az égen, vagy nem olyan messze vannak tőlünk (mind a Tejút-galaxishoz tartoznak), vagy nagyon fényesek. De ha a fény szögben éri a felületet, a dolgok másként alakulnak.
Gondolj egy zseblámpára. Kerek fényfoltot ad, ha szigorúan a falra merőlegesen irányítja. Ha megdönti, a folt alakja oválisra változik. Ahogy a geometriából tudod, az oválisnak nagyobb a területe. És mivel a zseblámpa továbbra is ugyanaz, ez azt jelenti, hogy a fény intenzitása ugyanaz, de mintha nagy területen „elkenődött”. A fény intenzitása a koszinusz törvénye szerint a beesési szögtől függ.
Tavasz, tél, ősz
A cím úgy hangzik, mint egy gyönyörű film címe. De az évszakok jelenléte közvetlenül attól függ, hogy a fény milyen szögben esik a bolygó felszínének legmagasabb pontjára. És jelenleg nem csak a Földről van szó. Évszakok léteznek a Naprendszer bármely tárgyán, amelynek forgástengelye az ekliptikához képest meg van dőlve (például a Marson). Az olvasó valószínűleg már sejtette: minél nagyobb a dőlésszög, annál kevesebb foton jut egy négyzetkilométer felületre másodpercenként. Szóval azthidegebb lesz az évszak. A féltekén a bolygó legnagyobb eltérésének pillanatában a tél uralkodik, a legkisebb pillanatban a nyár.
Számok és tények
Annak érdekében, hogy ne legyünk alaptalanok, íme néhány adat. Figyelmeztetjük: mindegyik átlagolt, és nem alkalmas konkrét problémák megoldására. Ezenkívül léteznek könyvtárak a különböző típusú források felületi megvilágításáról. A számítások során jobb, ha ezekre hivatkozunk.
- A Naptól a tér bármely pontjáig mért távolságban, amely megközelítőleg megegyezik a Föld távolságával, a megvilágítás százharmincötezer lux.
- Bolygónk légköre elnyeli a sugárzás egy részét. Ezért a Föld felszíne maximum százezer lux-ig van megvilágítva.
- A nyári középső szélességi fokokat délben tiszta időben tizenhétezer lux-ral, felhős időben tizenötezer lux-ral világítják meg.
- Telihold éjszakáján a megvilágítás kéttized lux. A csillagfény egy hold nélküli éjszakán csak egy-két ezred lux.
- Egy könyv olvasásához legalább harminc-ötven lux megvilágítás szükséges.
- Amikor valaki filmet néz a moziban, a fényáram körülbelül száz lux. A legsötétebb jelenetek mutatója nyolcvan lux lesz, a ragyogó napsütéses nap képe pedig százhúszat „húz”.
- A tenger feletti naplemente vagy napkelte körülbelül ezer lux megvilágítást ad. Ugyanakkor ötven méter mélységben a megvilágítás körülbelül 20 lux lesz. A víz nagyon jól elnyeli a napfényt.
