Täna räägime teile kõike avatud alade ja siseruumide valgustuse valemi kohta ning anname valgusvoo suuruse erinevates tingimustes.
Küünal ja pöörlev ratas
Enne laialdast elektrifitseerimist olid valgusallikaks päike, kuu, tuli ja küünal. Teadlased suutsid juba 15. sajandil luua valgustuse suurendamiseks läätsede süsteemi, kuid enamik inimesi töötas ja elas küünlavalgel.
Mõnel oli kahju vahavalgustitele raha kulutamisest, vastasel juhul polnud sellist päeva pikendamise võimalust lihts alt saadaval. Seejärel kasutati alternatiivseid kütusevariante – õli, loomset rasva, puitu. Näiteks keskmise sõiduraja vene talunaised on kogu elu tõrviku valguses lina kudunud. Lugeja võib küsida: "Miks pidi seda öösel tegema?" Lõppude lõpuks on loomuliku valguse koefitsient päevasel ajal palju suurem. Fakt on see, et päevasel ajal oli talunaistel palju muid muresid. Lisaks on kudumisprotsess väga vaevarikas ja nõuab meelerahu. Naiste jaoks oli oluline, et keegi lõuendile ei astuks, et lapsed ei segaks niite ja mehed ei segaks tähelepanu.
Kuid sellise eluga on üks oht: valgusvoog (valimeanna veidi madalamale) tõrvikust on väga madal. Silmad olid pinges ja naised kaotasid kiiresti nägemise.
Valgustus ja õppimine
Kui esimese klassi õpilased lähevad esimesel septembril kooli, ootavad nad põnevusega imet. Neid on tabanud joonlaud, lilled, ilus kuju. Neid huvitab, milline saab olema nende õpetaja, kellega nad ühe laua taha istuvad. Ja need tunded jäävad inimesele elu lõpuni meelde.
Kuid täiskasvanud peaksid oma lapsi kooli saates mõtlema proosalisematele asjadele kui rõõmule või pettumusele. Vanemad ja õpetajad on mures töölaua mugavuse, klassiruumi suuruse, kriidi kvaliteedi ja ruumi valgustusvalemi pärast. Nendel näitajatel on normid igas vanuses lastele. Seetõttu peaksid koolilapsed olema tänulikud, et inimesed mõtlesid eelnev alt läbi mitte ainult õppekava, vaid ka teema materiaalse poole.
Valgustus ja töö
Pole asjata, et koolid viivad läbi kontrolle, mille käigus rakendatakse klasside ruumide valgustuse arvutamise valemit. Kümne- või üheteistaastased lapsed ei tee muud, kui loevad ja kirjutavad. Siis teevad nad õhtul oma kodutööd, jällegi mitte pastakate, vihikute ja õpikutega lahku minema. Pärast seda jäävad tänapäeva teismelised ka mitmesugustele ekraanidele. Sellest tulenev alt on kogu koolilapse elu seotud nägemiskoormusega. Kuid kool on alles elu algus. Lisaks ootavad kõik need inimesed ülikooli ja tööd.
Iga tüüpi töö nõuab oma valgusvõimsust. Arvutusvalem võtab seda alati arvesseinimene teeb 8 tundi päevas. Näiteks peab kellassepp või juveliir arvestama kõige väiksemate detailide ja värvivarjunditega. Seetõttu nõuab selle elukutse inimeste töökoht suuri ja eredaid lampe. Vihmametsa taimi uuriv botaanik, vastupidi, peab pidev alt hämaruses viibima. Orhideed ja bromeeliad on harjunud, et puude ülemine kiht võtab peaaegu kogu päikesevalguse.
Valem
Tulen otse valgustusvalemi juurde. Tema matemaatiline avaldis näeb välja selline:
Eυ=dΦυ / dσ.
Vaatame väljendit lähem alt. Ilmselgelt on Eυ valgustus, siis Φυ on valgusvoog ja σ on väike pindalaühik, millele voog langeb. On näha, et E on integraalväärtus. See tähendab, et arvesse võetakse väga väikeseid segmente ja tükke. See tähendab, et teadlased võtavad lõpptulemuse saamiseks kokku kõigi nende väikeste alade valgustuse. Valgustuse ühikuks on luks. Ühe luksi füüsikaline tähendus on selline valgusvoog, mille jaoks on üks luumen ruutmeetri kohta. Luumen on omakorda väga spetsiifiline väärtus. See tähistab punkt-isotroopse allika (seega monokromaatilise valguse) kiirgavat valgusvoogu. Selle allika valgustugevus on võrdne ühe kandelaga ühe steradiaani ruuminurga kohta. Valgustusühik on kompleksne väärtus, mis sisaldab mõistet "kandela". Viimase definitsiooni füüsikaline tähendus on järgmine: valguse intensiivsus teadaolevas suunas allikast, miskiirgab monokromaatilist kiirgust sagedusega 540 1012 Hz (lainepikkus asub spektri nähtavas piirkonnas) ja valguse energiaintensiivsus on 1/683 W/sr.
Valguskontseptsioonid
Muidugi näevad kõik need mõisted esmapilgul välja nagu sfääriline hobune vaakumis. Selliseid allikaid looduses ei ole. Ja tähelepanelik lugeja küsib kindlasti end alt küsimuse: "Miks see vajalik on?" Kuid füüsikutel on vajadus võrrelda. Seetõttu peavad nad kehtestama teatud normid, millest tuleb juhinduda. Valgustuse valem on lihtne, kuid palju võib jääda ebaselgeks. Teeme selle lahti.
Indeks "υ"
Indeks υ tähendab, et väärtus ei ole päris fotomeetriline. Ja see on tingitud asjaolust, et inimese võimed on piiratud. Näiteks silm tajub ainult elektromagnetilise kiirguse nähtavat spektrit. Veelgi enam, inimesed näevad selle skaala keskosa (viitab rohelisele värvile) palju paremini kui äärealasid (punane ja lilla). See tähendab, et inimene ei taju 100% kollase või sinise värvi footoneid. Samal ajal on seadmeid, millel selline viga puudub. Vähendatud väärtused, mida valgustusvalem töötab (näiteks valgusvoog) ja mida tähistatakse kreeka tähega "υ", on korrigeeritud inimese nägemise jaoks.
Ühevärviline kiirgusgeneraator
Aluseks, nagu eespool mainitud, on teatud pikkusega footonite arvlained, mis kiirguvad ajaühikus kindlas suunas. Isegi kõige monokromaatilisemal laseril on teatav lainepikkuse jaotus. Ja kindlasti peab ta millegi kallal olema. See tähendab, et footoneid ei kiirgata igas suunas. Kuid valemis on selline asi nagu "punktvalgusallikas". See on veel üks mudel, mis on loodud teatud väärtuse ühendamiseks. Ja mitte ühtegi universumi objekti ei saa nii nimetada. Niisiis, punktvalgusallikas on footoni generaator, mis kiirgab kõigis suundades võrdse arvu elektromagnetvälja kvante, mille suurus on võrdne matemaatilise punktiga. Siiski on üks nipp, see võib muuta reaalsest objektist punktallika: kui vahemaa, milleni footonid ulatuvad, on generaatori mõõtmetega võrreldes väga suur. Seega on meie kesktäht Päike ketas, kuid kauged tähed on punktid.
Arbor, noh, park
Kindlasti märkas tähelepanelik lugeja järgmist: eredal päikesepaistelisel päeval tundub lage ala palju rohkem valgustatud kui ühelt poolt suletud lagend või muru. Seetõttu on mererand nii ahvatlev: seal on alati päikeseline ja soe. Aga ka suurel lagendikul metsas on pimedam ja külmem. Ja madal kaev on kõige heledamal päeval halvasti valgustatud. Seda seetõttu, et kui inimene näeb ainult osa taevast, jõuab tema silma vähem footoneid. Loodusliku valgustuse koefitsient arvutatakse kogu taevast tuleva valgusvoo ja nähtava ala suhtena.
Ring, ovaal, nurk
Kõik needmõisted on seotud geomeetriaga. Nüüd aga räägime nähtusest, mis on otseselt seotud valgustuse valemiga ja sellest tulenev alt ka füüsikaga. Kuni selle hetkeni eeldati, et valgus langeb pinnale risti, rangelt allapoole. See on muidugi ka ligikaudne. Selle tingimuse korral tähendab kaugus valgusallikast valgustuse vähenemist proportsionaalselt kauguse ruuduga. Seega tähed, mida inimene taevas palja silmaga näeb, kas asuvad meist mitte nii kaugel (need kõik kuuluvad Linnutee galaktikasse) või on väga eredad. Aga kui valgus lööb pinda nurga all, on asjad teisiti.
Mõelge taskulambile. See annab ümmarguse valgustäpi, kui see on suunatud seinaga rangelt risti. Kui te seda kallutate, muutub koht kuju ovaalseks. Nagu geomeetriast teate, on ovaalil suurem ala. Ja kuna taskulamp on ikka sama, tähendab see, et valgustugevus on sama, kuid see on justkui suurele alale “määrdunud”. Valguse intensiivsus sõltub langemisnurgast vastav alt koosinusseadusele.
Kevad, talv, sügis
Pealkiri kõlab nagu kauni filmi pealkiri. Kuid aastaaegade olemasolu sõltub otseselt nurgast, mille all valgus langeb planeedi pinna kõrgeimas punktis. Ja praegu ei puuduta see ainult Maad. Aastaajad eksisteerivad igal päikesesüsteemi objektil, mille pöörlemistelg on ekliptika suhtes kallutatud (näiteks Marsil). Lugeja on ilmselt juba aimanud: mida suurem on kaldenurk, seda vähem footoneid pinna ruutkilomeetri kohta sekundis. Nii etaastaaeg tuleb külmem. Poolkera planeedi suurima kõrvalekalde hetkel valitseb talv, kõige vähemal hetkel - suvi.
Arvud ja faktid
Et mitte olla alusetu, on siin mõned andmed. Hoiatame: need on kõik keskmised ja ei sobi konkreetsete probleemide lahendamiseks. Lisaks on olemas erinevat tüüpi allikate pinnavalgustuse kataloogid. Arvutuste tegemisel on parem neile viidata.
- Päikesest mis tahes ruumipunktini, mis on ligikaudu võrdne kaugusega Maast, on valgustus sada kolmkümmend viis tuhat luksi.
- Meie planeedil on atmosfäär, mis neelab osa kiirgusest. Seetõttu valgustatakse maapinda maksimaalselt saja tuhande luksiga.
- Suvised kesklaiuskraadid valgustatakse keskpäeval selge ilmaga seitseteist tuhat luksi ja pilvise ilmaga viisteist tuhat luksi.
- Täiskuuööl on valgustus kaks kümnendikku luksist. Tähevalgus kuuta ööl on ainult üks või kaks tuhandikku luksist.
- Raamatu lugemiseks on vaja vähem alt kolmkümmend kuni viiskümmend luksi valgustust.
- Kui inimene vaatab kinos filmi, on valgusvoog umbes sada luksi. Kõige tumedamate stseenide indikaator on kaheksakümmend luksi ja ereda päikesepaistelise päeva pilt "tõmbab" sada kakskümmend.
- Päikeseloojang või -tõus mere kohal annab umbes tuhande luksi valgustuse. Samal ajal on viiekümne meetri sügavusel valgustus umbes 20 luksi. Vesi neelab päikesevalgust väga hästi.
