Ποια είναι η φωτεινότητα μιας πηγής φωτός και η φωτεινότητα μιας αντανακλαστικής επιφάνειας

Για να υπολογίσετε τον φωτισμό διαφόρων επιφανειών, είναι μερικές φορές πολύ βολικό να θεωρήσετε πηγές φωτός ως πηγές σημείου. Αλλά στην πραγματικότητα, δεν υπάρχουν σημειακές πηγές φωτός, πάντα έχουν κάποιο συγκεκριμένο μέγεθος και το δικό τους σχήμα. Ένας λαμπτήρας, ένας πολυέλαιος, ένας λαμπτήρας δαπέδου, ένας προβολέας κ.λπ. είναι πραγματικοί, δηλαδή δεν είναι πηγές σημείου φωτός που δεν μπορούν να χαρακτηριστούν μόνο από τη δύναμη του φωτός.

Εάν, για παράδειγμα, θεωρήσουμε μια φωτεινή σφαίρα που βρίσκεται σε απόσταση και συγκρίνουμε με μια άλλη φωτεινή σφαίρα, με ακριβώς την ίδια ένταση φωτός, αλλά με διαφορετική διάμετρο, αποδεικνύεται ότι αν και οι μπάλες δημιουργούν τον ίδιο φωτισμό σε ίσες αποστάσεις, παρ 'όλ' αυτά για τον παρατηρητή φαίνονται διαφορετικά: μια μπάλα μικρότερης διαμέτρου φαίνεται πιο φωτεινή από μια μεγαλύτερη μπάλα.

Ο λόγος για αυτό το φαινόμενο είναι ότι αν και η φωτεινή ένταση των σφαιρών είναι ίδια, μία από αυτές έχει μεγαλύτερη ακτινοβολούμενη επιφάνεια και η άλλη έχει μικρότερη. Αυτό σημαίνει ότι η ισχύς του φωτός που εκπέμπεται από μια περιοχή μονάδας δεν είναι η ίδια για αυτές τις πηγές, και αυτή η παράμετρος είναι προφανώς μεγαλύτερη για μια μικρή μπάλα.

Αλλά ακόμα κι αν αρχίσουμε να θεωρούμε κάποια φωτεινή πηγή από κάποια απόσταση, τότε για εμάς δεν θα έχει σημασία τόσο η πραγματική επιφάνεια της επιφάνειας που εκπέμπει φως όσο και η ορατή περιοχή, δηλαδή το μέγεθός της σε προβολή πάνω στο επίπεδο παρατήρησης κάθετα στην κατεύθυνση του βλέμματος.

Έτσι, προκειμένου ένας παρατηρητής να χαρακτηρίσει πλήρως μια πραγματική πηγή φωτός που έχει διαστάσεις και σχήμα, πρέπει να γνωρίζει τόσο την ένταση φωτός της πηγής όσο και την ποσότητα φωτός ανά μονάδα επιφάνειας της ορατής επιφάνειας της πηγής.

Αυτή η αναλογία ονομάζεται φωτεινότητα L της πηγής του σετ και αν η ένταση του φωτός είναι Ι και η ορατή περιοχή είναι s, τότε η φωτεινότητα της πηγής φωτός θα είναι ίση (η ένταση του φωτός μπορεί να βαφτεί εδώ μέσα από την φωτεινή ροή και τη στερεά γωνία, τότε η φωτεινότητα θα είναι ίση με την φωτεινή ροή που εκπέμπεται από μονάδα επιφάνειας της ορατής επιφάνειας της πηγής φωτός μέσα σε μια στερεή γωνία μονάδας):

Σε φωτεινές πηγές, η φωτεινότητα των διαφορετικών τμημάτων τους είναι διαφορετική: σε έναν λαμπτήρα φθορισμού οι άκρες του λαμπτήρα είναι πιο σκούρες και η φλόγα του κεριού είναι φωτεινότερη στο φωτοστέφανο γύρω από το φυτίλι κ.λπ. Η φωτεινότητα επίσης εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την πλευρά στην οποία κοιτάζουμε την πηγή.

Εάν, για παράδειγμα, κοιτάξετε το τόξο συγκόλλησης τυχαία, τότε στην κατεύθυνση κάθετη προς την εκκένωση θα γίνει πιο φωτεινή από ό, τι όταν κοιτάζετε το ίδιο τόξο από την πλευρά. Δηλαδή, η φωτεινότητα χαρακτηρίζει την επιφάνεια που εκπέμπει φως σε μια επιλεγμένη, αυστηρά καθορισμένη κατεύθυνση. Αυτό είναι ένα πολύ σημαντικό χαρακτηριστικό, επειδή είναι η φωτεινότητα μας που ανταποκρίνεται στη φωτεινότητα (φωτεινή ένταση ανά μονάδα επιφάνειας) και όχι στην φωτεινή ένταση αυτή καθαυτή.

Η φωτεινή ένταση μετριέται σε candela, αντίστοιχα η φωτεινότητα - σε candela ανά τετραγωνικό μέτρο. Ένα κηροπήγιο ανά τετραγωνικό μέτρο είναι μια τέτοια φωτεινότητα που διαθέτει ένα φωτεινό επίπεδο δίνοντας φως από κάθε τετραγωνικό μέτρο με δύναμη 1 candela (Cd) στην κατεύθυνση κάθετη προς το επίπεδο. Για παράδειγμα, εδώ είναι οι κατά προσέγγιση φωτεινότητες ορισμένων κοινών πηγών φωτός:

Ενεργώντας στα μάτια μας, οι πηγές φωτός μπορεί να είναι επικίνδυνες. Αν η φωτεινότητα είναι πάνω από 160.000 κηδείες ανά τετραγωνικό μέτρο, θα προκαλέσει πόνο στο μάτι. Για να αποφευχθούν οι βλαβερές συνέπειες του φωτεινού φωτός, η ανθρωπότητα έχει μάθει διάφορα κόλπα.

Οι λαμπτήρες των ισχυρών λαμπτήρων πυράκτωσης γίνονται αδιαφανείς και μεγάλοι για να διασκορπιστούν το φως, ώστε να μην εκπέμπονται από μια μικρή περιοχή του νήματος, αλλά από μια μεγάλη επιφάνεια της λάμπας ή του αμπαζού. Έτσι, η φωτεινότητα μειώνεται στο ασφαλές για τα μάτια και ο φωτισμός παραμένει σχεδόν τελείως αμετάβλητος.

Αν μιλάμε για ανακλαστικές επιφάνειες, όπως ζωγραφισμένους τοίχους, οθόνες προβολής, διακοσμητικά προϊόντα κλπ., Εμφανίζουν διάχυτες ανακλαστικές ιδιότητες σε σχέση με την πηγή φωτός. Αυτό σημαίνει ότι αντανακλούν εν μέρει το φως που συμβαίνει πάνω τους, και τώρα οι ίδιοι δρουν ως φωτεινές πηγές μέτριας φωτεινότητας, αλλά σε τεράστιο χώρο.

Αυτό παίζει στα χέρια μας, καθώς οι τυπικές πηγές φωτός (λαμπτήρας, λαμπτήρας, κερί, πολυέλαιος, φανάρι) έχουν σημαντική φωτεινότητα, αλλά μια μικρή επιφάνεια. Εν τω μεταξύ, η φωτιζόμενη επιφάνεια θα έχει μια φωτεινότητα ανάλογη προς την έκθεση στο φως Ε, επειδή όσο μεγαλύτερη είναι η φωτεινή ροή στην ανακλώσα επιφάνεια, τόσο μεγαλύτερη θα είναι η φωτεινότητα.

Και η φωτεινότητα αυτής της επιφάνειας θα είναι ανάλογη με το albedo r (από το λευκό Albus - λευκό) - το χαρακτηριστικό της διάχυτης ανακλαστικότητας της επιφάνειας. Όσο μεγαλύτερη είναι η albedo r, δηλαδή το μεγαλύτερο μέρος της προσπίπτουσας φωτεινής ροής που διασκορπίζεται από την επιφάνεια, τόσο μεγαλύτερη είναι η φωτεινότητα μιας τέτοιας επιφάνειας.

Έτσι, η φωτεινότητα της φωτιζόμενης επιφάνειας είναι ανάλογη με το προϊόν του albedo και του φωτισμού, και σε διαφορετικές κατευθύνσεις η φωτεινότητα θα είναι διαφορετική - ανάλογα με το σχέδιο σκέδασης της φωτιζόμενης επιφάνειας.

Εάν η επιφάνεια ομοιόμορφα διασκορπίζει το φως που προκαλείται από αυτό, τότε η φωτεινότητα σε οποιαδήποτε κατεύθυνση υπολογίζεται απλά. Αν το διάγραμμα σκέδασης είναι περίπλοκο, ο υπολογισμός της φωτεινότητας θα μετατραπεί σε ένα αρκετά περίπλοκο έργο.

Για ομοιόμορφη διασπορά αρκεί να χρησιμοποιήσουμε τον τύπο (φωτισμός - σε πολυτελές, φωτεινότητα - κηρία ανά τετραγωνικό μέτρο):

Ας υποθέσουμε ότι υπάρχει μια οθόνη προβολής με albedo 0,8 και ο φωτισμός είναι 60 Lux, τότε η φωτεινότητα θα είναι 0,8 * 60 / 3,14 = 15,3 candela ανά τετραγωνικό μέτρο. Ακολουθούν παραδείγματα πολύ κοινών επιφανειών και της φωτεινότητας τους:

Δείτε επίσης μαζί μας:

Τύποι ηλεκτρικών λαμπτήρων - ποιοι είναι καλύτεροι και ποια είναι η διαφορά

Φωτεινή απόδοση διαφορετικών τύπων λαμπτήρων

Πώς να επιλέξετε μια λυχνία LED από την τροφοδοσία