Heute erzählen wir Ihnen alles über die Beleuchtungsformel für Freiflächen und Innenräume sowie die Größe des Lichtstroms unter verschiedenen Umständen.
Kerze und Spinnrad
Vor der weit verbreiteten Elektrifizierung waren Sonne, Mond, Feuer und Kerzen die Lichtquellen. Wissenschaftler konnten bereits im 15. Jahrhundert ein Linsensystem zur Verbesserung der Beleuchtung entwickeln, aber die meisten Menschen arbeiteten und lebten bei Kerzenlicht.
Manche hatten Mitleid damit, Geld für Wachslichter auszugeben, oder diese Möglichkeit, den Tag zu verlängern, war einfach nicht verfügbar. Dann nutzten sie alternative Brennstoffoptionen – Öl, Tierfett, Holz. Zum Beispiel haben russische Bäuerinnen der Mittelgasse ihr ganzes Leben lang Flachs im Licht einer Fackel gewebt. Der Leser mag fragen: "Warum musste das nachts gemacht werden?" Schließlich ist der Koeffizient des natürlichen Lichts tagsüber viel höher. Tatsache ist, dass die Bäuerinnen tagsüber viele andere Sorgen hatten. Darüber hinaus ist der Webprozess sehr mühsam und erfordert Seelenfrieden. Für Frauen war es wichtig, dass niemand auf die Leinwand tritt, damit die Kinder die Fäden nicht verwirren und die Männer nicht ablenken.
Aber bei einem solchen Leben gibt es eine Gefahr: den Lichtstrom (wir formelngeben Sie ein wenig niedriger) von der Fackel ist sehr niedrig. Augen überanstrengt und Frauen verloren schnell ihr Augenlicht.
Beleuchtung und Lernen
Wenn Erstklässler am 1. September in die Schule gehen, erwarten sie voller Vorfreude Wunder. Sie werden vom Lineal, Blumen, schöne Form eingefangen. Sie sind daran interessiert, wie ihr Lehrer sein wird, mit dem sie an einem Tisch sitzen werden. Und ein Mensch erinnert sich für den Rest seines Lebens an diese Gefühle.
Aber Erwachsene sollten, wenn sie ihre Kinder zur Schule schicken, an prosaischere Dinge denken als Freude oder Enttäuschung. Eltern und Lehrer sind besorgt über den Komfort des Schreibtisches, die Größe des Klassenzimmers, die Qualität der Kreide und die Beleuchtungsformel im Raum. Diese Indikatoren haben Normen für Kinder jeden Alters. Daher sollten Schüler dankbar sein, dass man sich im Vorfeld nicht nur den Lehrplan, sondern auch die materielle Seite des Themas überlegt hat.
Beleuchtung und Arbeit
Nicht umsonst führen Schulen Inspektionen durch, bei denen eine Formel zur Berechnung der Beleuchtung von Unterrichtsräumen angewendet wird. Kinder von zehn oder elf Jahren tun nichts als Lesen und Schreiben. Dann machen sie abends ihre Hausaufgaben, wieder ohne sich von Stiften, Heften und Lehrbüchern zu trennen. Danach h alten sich moderne Teenager auch an eine Vielzahl von Bildschirmen. Infolgedessen ist das gesamte Leben eines Schulkindes mit einer Belastung des Sehvermögens verbunden. Aber die Schule ist nur der Anfang des Lebens. Außerdem warten all diese Leute auf eine Universität und Arbeit.
Jede Art von Arbeit erfordert ihre eigene Lichtleistung. Die Berechnungsformel berücksichtigt das immerEine Person macht 8 Stunden am Tag. Ein Uhrmacher oder Juwelier muss zum Beispiel kleinste Details und Farbnuancen berücksichtigen. Daher erfordert der Arbeitsplatz von Menschen in diesem Beruf große und helle Lampen. Ein Botaniker, der die Pflanzen des Regenwaldes studiert, muss sich dagegen ständig in der Dämmerung aufh alten. Orchideen und Bromelien sind daran gewöhnt, dass die oberen Baumreihen fast das gesamte Sonnenlicht aufnehmen.
Formel
Komm direkt zur Beleuchtungsformel. Ihr mathematischer Ausdruck sieht so aus:
Eυ=dΦυ / dσ.
Sehen wir uns den Ausdruck genauer an. Offensichtlich ist Eυ die Beleuchtung, dann ist Φυ der Lichtstrom und σ ist eine kleine Flächeneinheit, auf die der Lichtstrom fällt. Es ist ersichtlich, dass E ein ganzzahliger Wert ist. Das bedeutet, dass sehr kleine Segmente und Stücke betrachtet werden. Das heißt, Wissenschaftler fassen die Beleuchtung all dieser kleinen Bereiche zusammen, um das Endergebnis zu erh alten. Die Einheit der Beleuchtung ist Lux. Die physikalische Bedeutung von einem Lux ist ein solcher Lichtstrom, für den es ein Lumen pro Quadratmeter gibt. Lumen wiederum ist ein ganz bestimmter Wert. Er bezeichnet den Lichtstrom, der von einer punktförmigen isotropen Quelle (daher monochromatisches Licht) ausgestrahlt wird. Die Lichtstärke dieser Quelle entspricht einer Candela pro Raumwinkel von einem Steradiant. Die Einheit der Beleuchtung ist ein komplexer Wert, der das Konzept „Candela“beinh altet. Die physikalische Bedeutung der letzten Definition ist wie folgt: die Intensität des Lichts in einer bekannten Richtung von einer Quelle, dieemittiert monochromatische Strahlung mit einer Frequenz von 540 1012 Hz (Wellenlänge liegt im sichtbaren Bereich des Spektrums), und die Energieintensität des Lichts beträgt 1/683 W/sr.
Lichtkonzepte
Natürlich sehen all diese Konzepte auf den ersten Blick aus wie ein kugelförmiges Pferd im luftleeren Raum. Solche Quellen gibt es in der Natur nicht. Und der aufmerksame Leser wird sich sicherlich die Frage stellen: „Warum ist das nötig?“Aber Physiker müssen vergleichen. Daher müssen sie bestimmte Normen einführen, an denen sie sich orientieren müssen. Die Beleuchtungsformel ist einfach, aber vieles kann unklar sein. Lass es uns aufschlüsseln.
Index "υ"
Index υ bedeutet, dass der Wert nicht ganz fotometrisch ist. Und das liegt daran, dass die menschlichen Fähigkeiten begrenzt sind. Beispielsweise nimmt das Auge nur das sichtbare Spektrum elektromagnetischer Strahlung wahr. Darüber hinaus sehen die Menschen den zentralen Teil dieser Skala (bezieht sich auf die grüne Farbe) viel besser als die Randbereiche (rot und lila). Das heißt, eine Person nimmt tatsächlich nicht 100% der Photonen von gelber oder blauer Farbe wahr. Gleichzeitig gibt es Geräte, die keinen solchen Fehler aufweisen. Die reduzierten Werte, auf die die Beleuchtungsstärkeformel wirkt (z. B. Lichtstrom) und die mit dem griechischen Buchstaben „υ“bezeichnet werden, sind für das menschliche Sehvermögen korrigiert.
Monochromatischer Strahlungsgenerator
Grundlegend ist, wie oben erwähnt, die Anzahl der Photonen mit einer bestimmten LängeWellen, die pro Zeiteinheit in eine bestimmte Richtung ausgestrahlt werden. Selbst der monochromatischste Laser hat eine gewisse Wellenlängenverteilung. Und er muss auf jeden Fall an etwas dran sein. Das bedeutet, dass Photonen nicht in alle Richtungen emittiert werden. Aber in der Formel gibt es so etwas wie eine "Punktlichtquelle". Dies ist ein weiteres Modell, das entwickelt wurde, um einen bestimmten Wert zu vereinheitlichen. Und kein einziges Objekt des Universums kann so genannt werden. Eine Punktlichtquelle ist also ein Photonengenerator, der in alle Richtungen eine gleiche Anzahl elektromagnetischer Feldquanten aussendet, seine Größe entspricht einem mathematischen Punkt. Allerdings gibt es einen Trick, der ein reales Objekt zu einer Punktquelle machen kann: wenn die Entfernung, über die die Photonen reichen, sehr groß ist im Vergleich zur Größe des Generators. Somit ist unser zentraler Stern, die Sonne, eine Scheibe, aber ferne Sterne sind Punkte.
Laube, gut, Park
Einem aufmerksamen Leser ist sicher folgendes aufgefallen: An einem strahlenden Sonnentag wirkt eine offene Fläche viel heller erleuchtet als eine Lichtung oder ein einseitig geschlossener Rasen. Deshalb ist die Küste so verlockend: Dort ist es immer sonnig und warm. Aber auch eine große Lichtung im Wald ist dunkler und kälter. Und der seichte Brunnen ist am hellsten Tag schlecht beleuchtet. Denn wenn ein Mensch nur einen Teil des Himmels sieht, erreichen weniger Photonen sein Auge. Der Koeffizient der natürlichen Beleuchtung wird als Verhältnis des Lichtflusses vom gesamten Himmel zum sichtbaren Bereich berechnet.
Kreis, Oval, Winkel
Alle dieseKonzepte beziehen sich auf die Geometrie. Aber jetzt werden wir über ein Phänomen sprechen, das direkt mit der Beleuchtungsformel und folglich mit der Physik zusammenhängt. Bislang ging man davon aus, dass Licht senkrecht auf die Oberfläche fällt, streng nach unten. Dies ist natürlich auch eine Annäherung. Unter dieser Bedingung bedeutet der Abstand von der Lichtquelle den Beleuchtungsabfall proportional zum Quadrat des Abstands. So sind die Sterne, die ein Mensch mit bloßem Auge am Himmel sieht, entweder gar nicht so weit von uns entfernt (sie gehören alle zur Milchstraße) oder sehr hell. Trifft das Licht jedoch schräg auf die Oberfläche, sieht die Sache anders aus.
Denke an eine Taschenlampe. Es gibt einen runden Lichtfleck, wenn es streng senkrecht zur Wand gerichtet wird. Wenn Sie es kippen, ändert sich die Form des Flecks in ein Oval. Wie Sie aus der Geometrie wissen, hat ein Oval eine größere Fläche. Und da die Taschenlampe immer noch dieselbe ist, bedeutet dies, dass die Lichtintensität dieselbe ist, aber sie wird sozusagen großflächig „verschmiert“. Die Lichtintensität hängt nach dem Kosinussatz vom Einfallswinkel ab.
Frühling, Winter, Herbst
Der Titel klingt wie der Titel eines schönen Films. Aber das Vorhandensein von Jahreszeiten hängt direkt von dem Winkel ab, in dem das Licht an seinem höchsten Punkt auf die Oberfläche des Planeten fällt. Und im Moment geht es nicht nur um die Erde. Jahreszeiten existieren auf jedem Objekt im Sonnensystem, dessen Rotationsachse relativ zur Ekliptik geneigt ist (z. B. auf dem Mars). Der Leser hat es wahrscheinlich schon erraten: Je größer der Neigungswinkel, desto weniger Photonen pro Quadratkilometer Oberfläche pro Sekunde. So dassDie Jahreszeit wird kälter. Im Moment der größten Abweichung des Planeten in der Hemisphäre herrscht Winter, im Moment der geringsten - Sommer.
Zahlen und Fakten
Um nicht unbegründet zu sein, hier ein paar Daten. Wir warnen Sie: Sie sind alle gemittelt und eignen sich nicht zur Lösung spezifischer Probleme. Darüber hinaus gibt es Verzeichnisse der Oberflächenbeleuchtung durch verschiedene Arten von Quellen. Es ist besser, sich bei Berechnungen darauf zu beziehen.
- In einem Abstand von der Sonne zu einem beliebigen Punkt im Weltraum, der ungefähr dem Abstand zur Erde entspricht, beträgt die Beleuchtung einhundertfünfunddreißigtausend Lux.
- Unser Planet hat eine Atmosphäre, die einen Teil der Strahlung absorbiert. Daher wird die Erdoberfläche mit maximal hunderttausend Lux beleuchtet.
- Sommerliche mittlere Breiten werden bei klarem Wetter mit siebzehntausend Lux und bei bewölktem Wetter mit fünfzehntausend Lux beleuchtet.
- In einer Vollmondnacht beträgt die Beleuchtung zwei Zehntel Lux. Das Sternenlicht in einer mondlosen Nacht beträgt nur ein oder zwei Tausendstel Lux.
- Das Lesen eines Buches erfordert mindestens dreißig bis fünfzig Lux Beleuchtung.
- Wenn man sich im Kino einen Film anschaut, beträgt der Lichtstrom etwa hundert Lux. Die dunkelsten Szenen haben einen Indikator von achtzig Lux, und das Bild eines hellen, sonnigen Tages „zieht“hundertzwanzig.
- Sonnenauf- oder -untergang über dem Meer ergibt eine Beleuchtung von etwa tausend Lux. Gleichzeitig beträgt die Beleuchtung in einer Tiefe von fünfzig Metern etwa 20 Lux. Wasser absorbiert Sonnenlicht sehr gut.
