Astăzi vă vom spune totul despre formula de iluminare pentru zone deschise și interioare, precum și amploarea fluxului luminos în diferite circumstanțe.
Lumanare si roata care se invarte
Înainte de electrificarea pe scară largă, sursa de lumină era soarele, luna, focul și lumânarea. Oamenii de știință deja în secolul al XV-lea au reușit să creeze un sistem de lentile pentru a îmbunătăți iluminarea, dar majoritatea oamenilor lucrau și trăiau la lumina lumânărilor.
Unii le-a părut rău că au cheltuit bani pe lumini de ceară sau pur și simplu nu era disponibil acest mod de a prelungi ziua. Apoi au folosit opțiuni alternative de combustibil - ulei, grăsime animală, lemn. De exemplu, țărăncile ruse de pe calea de mijloc au țesut toată viața in la lumina unei torțe. Cititorul se poate întreba: „De ce a trebuit să se facă asta noaptea?” La urma urmei, coeficientul de lumină naturală în timpul zilei este mult mai mare. Cert este că în timpul zilei, țărancile aveau multe alte griji. În plus, procesul de țesut este foarte minuțios și necesită liniște sufletească. Pentru femei era important ca nimeni să nu calce pe pânză, pentru ca copiii să nu încurce firele, iar bărbații să nu distragă atenția.
Dar cu o astfel de viață există un singur pericol: fluxul luminos (formulăm noida putin mai jos) de la lanterna este foarte jos. Ochii s-au încordat și femeile și-au pierdut rapid vederea.
Iluminare și învățare
Când elevii de clasa întâi merg la școală pe 1 septembrie, se așteaptă cu entuziasm la miracole. Sunt capturate de riglă, flori, formă frumoasă. Sunt interesați de cum va fi profesorul lor, cu care vor sta la același birou. Și o persoană își amintește aceste sentimente pentru tot restul vieții.
Dar adulții, atunci când își trimit copiii la școală, ar trebui să se gândească la lucruri mai prozaice decât la încântare sau la dezamăgire. Părinții și profesorii sunt îngrijorați de confortul biroului, de dimensiunea sălii de clasă, de calitatea cretei și de formula de iluminare din sală. Acești indicatori au norme pentru copiii de toate vârstele. Prin urmare, școlarii ar trebui să fie recunoscători că oamenii au gândit în avans nu numai programa, ci și partea materială a problemei.
Iluminare și lucru
Nu degeaba școlile efectuează inspecții în care se aplică o formulă de calcul a iluminării sălilor pentru cursuri. Copiii de zece sau unsprezece ani nu fac altceva decât să citească și să scrie. Apoi își fac temele seara, din nou fără a se despărți de pixuri, caiete și manuale. După aceea, adolescenții moderni se lipesc și de o varietate de ecrane. Ca rezultat, întreaga viață a unui școlar este asociată cu o încărcare a vederii. Dar școala este doar începutul vieții. În plus, toți acești oameni așteaptă o universitate și să lucreze.
Fiecare tip de lucrare necesită o putere de lumină proprie. Formula de calcul ține întotdeauna cont de faptul căo persoană face 8 ore pe zi. De exemplu, un ceasornicar sau bijutier trebuie să ia în considerare cele mai mici detalii și nuanțe de culori. Prin urmare, locul de muncă al oamenilor din această profesie necesită lămpi mari și luminoase. Un botanist care studiază plantele pădurii tropicale, dimpotrivă, trebuie să stea constant în amurg. Orhideele și bromeliadele sunt obișnuite cu faptul că nivelul superior al copacilor ia aproape toată lumina soarelui.
Formula
Venind direct la formula de iluminare. Expresia ei matematică arată astfel:
Eυ=dΦυ / dσ.
Să aruncăm o privire mai atentă asupra expresiei. Evident, Eυ este iluminarea, apoi Φυ este fluxul luminos, iar σ este o unitate mică de suprafață pe care cade fluxul. Se poate observa că E este o valoare integrală. Aceasta înseamnă că sunt luate în considerare segmente și bucăți foarte mici. Adică, oamenii de știință însumează iluminarea tuturor acestor zone mici pentru a obține rezultatul final. Unitatea de iluminare este lux. Semnificația fizică a unui lux este un astfel de flux luminos, pentru care există un lumen pe metru pătrat. Lumen, la rândul său, este o valoare foarte specifică. Acesta denotă fluxul luminos emis de o sursă izotropă punctiformă (deci lumină monocromatică). Intensitatea luminoasă a acestei surse este egală cu o candela per unghi solid al unui steradian. Unitatea de iluminare este o valoare complexă care include conceptul de „candela”. Sensul fizic al ultimei definiții este următorul: intensitatea luminii într-o direcție cunoscută dintr-o sursă careemite radiații monocromatice cu o frecvență de 540 1012 Hz (lungimea de undă se află în regiunea vizibilă a spectrului), iar intensitatea energetică a luminii este de 1/683 W/sr.
Concepte ușoare
Desigur, toate aceste concepte la prima vedere arată ca un cal sferic în vid. Asemenea surse nu există în natură. Și cititorul atent își va pune cu siguranță întrebarea: „De ce este necesar acest lucru?” Dar fizicienii au nevoie să compare. Prin urmare, ei trebuie să introducă anumite norme după care trebuie să se ghideze. Formula de iluminare este simplă, dar multe pot fi neclare. Haideți să o descompunem.
Index „υ”
Index υ înseamnă că valoarea nu este chiar fotometrică. Și acest lucru se datorează faptului că capacitățile umane sunt limitate. De exemplu, ochiul percepe doar spectrul vizibil al radiațiilor electromagnetice. Mai mult, oamenii văd partea centrală a acestei scale (se referă la culoarea verde) mult mai bine decât zonele marginale (roșu și violet). Adică, de fapt, o persoană nu percepe 100% din fotonii de culoare galbenă sau albastră. În același timp, există dispozitive care sunt lipsite de o astfel de eroare. Valorile reduse pe care le operează formula de iluminare (fluxul luminos, de exemplu) și care sunt notate cu litera greacă „υ”, sunt corectate pentru vederea umană.
Generator de radiații monocromatice
La baza, așa cum sa menționat mai sus, se află numărul de fotoni cu o anumită lungimeunde care sunt emise într-o anumită direcție pe unitatea de timp. Chiar și cel mai monocromatic laser are o anumită distribuție a lungimii de undă. Și cu siguranță trebuie să se ocupe de ceva. Aceasta înseamnă că fotonii nu sunt emiși în toate direcțiile. Dar în formulă există așa ceva ca o „sursă punctuală de lumină”. Acesta este un alt model conceput pentru a unifica o anumită valoare. Și nici un singur obiect al universului nu poate fi numit așa. Deci, o sursă de lumină punctuală este un generator de fotoni care emite un număr egal de cuante de câmp electromagnetic în toate direcțiile, dimensiunea sa este egală cu un punct matematic. Cu toate acestea, există un truc, acesta poate transforma un obiect real într-o sursă punctuală: dacă distanța pe care ajung fotonii este foarte mare în comparație cu dimensiunea generatorului. Astfel, steaua noastră centrală, Soarele, este un disc, dar stelele îndepărtate sunt puncte.
Arbor, ei bine, parc
Cu siguranță un cititor atent a observat următoarele: într-o zi însorită, o zonă deschisă pare mult mai iluminată decât o poieniță sau gazon închis pe o parte. Prin urmare, malul mării este atât de ademenitor: acolo este întotdeauna însorit și cald. Dar chiar și o poiană mare din pădure este mai întunecată și mai rece. Și fântâna de mică adâncime este slab iluminată în cea mai luminoasă zi. Acest lucru se datorează faptului că, dacă o persoană vede doar o parte a cerului, mai puțini fotoni ajung la ochi. Coeficientul de iluminare naturală este calculat ca raportul dintre fluxul de lumină de pe întregul cer și zona vizibilă.
Cerc, oval, unghi
Toate acesteaconceptele sunt legate de geometrie. Dar acum vom vorbi despre un fenomen care este direct legat de formula de iluminare și, în consecință, de fizică. Până în acest punct, s-a presupus că lumina cade pe suprafață perpendicular, strict în jos. Aceasta, desigur, este și o aproximare. În această condiție, distanța față de sursa de lumină înseamnă scăderea iluminării proporțional cu pătratul distanței. Astfel, stelele pe care o persoană le vede cu ochiul liber pe cer fie sunt situate nu atât de departe de noi (toate aparțin galaxiei Calea Lactee), fie sunt foarte strălucitoare. Dar dacă lumina lovește suprafața într-un unghi, lucrurile stau diferit.
Gândește-te la o lanternă. Oferă un punct rotund de lumină atunci când este direcționat strict perpendicular pe perete. Dacă îl înclinați, locul își va schimba forma într-un oval. După cum știți din geometrie, un oval are o suprafață mai mare. Și din moment ce lanterna este încă aceeași, înseamnă că intensitatea luminii este aceeași, dar este, parcă, „untată” pe o suprafață mare. Intensitatea luminii depinde de unghiul de incidență conform legii cosinusului.
Primăvara, iarna, toamna
Titlul sună ca titlul unui film frumos. Dar prezența anotimpurilor depinde direct de unghiul la care lumina cade în punctul cel mai în alt de pe suprafața planetei. Și în acest moment nu este vorba doar despre Pământ. Anotimpurile există pe orice obiect din sistemul solar a cărui axă de rotație este înclinată față de ecliptică (de exemplu, pe Marte). Probabil că cititorul a ghicit deja: cu cât unghiul de înclinare este mai mare, cu atât mai puțini fotoni pe kilometru pătrat de suprafață pe secundă. Astfel încâtsezonul va fi mai rece. În momentul celei mai mari abateri a planetei din emisferă, iarna domnește, în momentul cel mai mic - vara.
Cifre și fapte
Pentru a nu fi nefondat, iată câteva date. Vă avertizăm: toate sunt mediate și nu sunt potrivite pentru rezolvarea unor probleme specifice. În plus, există directoare de iluminare a suprafeței după diferite tipuri de surse. Este mai bine să vă referiți la ele când faceți calcule.
- La o distanță de la Soare la orice punct din spațiu, care este aproximativ egală cu distanța până la Pământ, iluminarea este de o sută treizeci și cinci de mii de lux.
- Planeta noastră are o atmosferă care absoarbe o parte din radiație. Prin urmare, suprafața pământului este iluminată cu maximum o sută de mii de lux.
- Latitudinile mijlocii de vară sunt iluminate la prânz cu șaptesprezece mii de lux pe vreme senină și cu cincisprezece mii de lux pe vreme înnorată.
- În noaptea cu lună plină, iluminarea este de două zecimi de lux. Lumina stelelor într-o noapte fără lună este doar una sau două miimi de lux.
- Citirea unei cărți necesită cel puțin treizeci până la cincizeci de lux de iluminare.
- Când o persoană se uită la un film într-un cinema, fluxul luminos este de aproximativ o sută de lux. Cele mai întunecate scene vor avea un indicator de optzeci de lux, iar imaginea unei zile însorite strălucitoare va „trage” o sută douăzeci.
- Apusul sau răsăritul peste mare va oferi o iluminare de aproximativ o mie de lux. În același timp, la o adâncime de cincizeci de metri, iluminarea va fi de aproximativ 20 de lux. Apa absoarbe foarte bine lumina soarelui.
