Mikä on valonlähteen kirkkaus ja heijastavan pinnan kirkkaus

Eri pintojen valaistuksen laskemiseksi on joskus erittäin kätevää pitää valonlähteitä pistelähteinä. Mutta todellisuudessa ei ole pistevalonlähteitä, niillä on aina tietty määrä ja oma muoto. Lamppu, kattokruunu, lattiavalaisin, valonheitin jne. Ovat todellisia, ts. Ei pistevalonlähteitä, joita ei voida karakterisoida vain valon voimalla.

Jos tarkastellaan esimerkiksi etäisyydessä sijaitsevaa valaisevaa palloa ja verrataan sitä toiseen valaisevaan palloon, jolla on täsmälleen sama valon voimakkuus, mutta halkaisija on erilainen, osoittautuu, että vaikka pallot luovat saman valaistuksen yhtä suurilla etäisyyksillä, silti havaitsijalle ne näyttävät erilaisilta: pienemmän halkaisijan pallo näyttää kirkkaammalta kuin suurempi pallo.

Syynä tähän ilmiöön on, että vaikka pallojen valovoima on sama, yhdellä niistä on suurempi säteilevä pinta ja toisella pienempi. Tämä tarkoittaa, että yksikköalueelta säteilevän valon teho ei ole sama näillä lähteillä, ja tämä parametri on selvästi suurempi pienessä kuulassa.

Mutta vaikka alamme harkita jonkinlaista valonlähdettä tietyltä etäisyydeltä, niin meille sillä ei ole merkitystä niinkään valoa säteilevän pinnan todellisella alueella kuin näkyvällä alueella, toisin sanoen sen koosta heijastuessa havaintotasolle kohtisuorassa katseemme suuntaan.

Siksi, jotta tarkkailija voi karakterisoida täysin todellisen valonlähteen, jolla on mitat ja muoto, hänen on tiedettävä sekä lähteen valon voimakkuus että valon voimakkuuden suuruus lähteen näkyvän pinnan pinta-alayksikköä kohti.

Tätä suhdetta kutsutaan sarjan lähteen kirkkaudeksi L, ja jos valon voimakkuus on yhtä suuri kuin I ja näkyvä pinta-ala on yhtä suuri kuin s, niin valonlähteen kirkkaus on yhtä suuri (valon voimakkuus voidaan kuvata tässä valonvuon ja kiinteän kulman kautta, silloin kirkkaus on yhtä suuri kuin valonlähteen näkyvän pinnan yksikköalue kiinteän kulman sisällä):

Valolähteissä niiden eri osien kirkkaus on erilainen: loistelampussa lampun reunat ovat tummempia ja kynttilän liekki on kirkkaampaa paalan ympärillä olevassa halogeenissa jne. Kirkkaus riippuu myös voimakkaasti siitä, kummalta puolelta katsomme lähdettä.

Jos tarkastellaan esimerkiksi hitsauskaarta sattumalta, niin purkaukseen nähden kohtisuorassa suunnassa se osoittautuu kirkkaammaksi kuin kun tarkastellaan samaa kaaria sivulta. Eli kirkkaus luonnehtii valoa säteilevää pintaa valittuun, tiukasti määriteltyyn suuntaan. Tämä on erittäin tärkeä ominaisuus, koska kirkkaus reagoi kirkkauteen (valovoima pinta-alayksikköä kohti), ei valon voimakkuuteen sinänsä.

Valon voimakkuus mitataan kandelissa, vastaavasti kirkkaudessa - kandelissa neliömetriä kohti. Yksi kandela neliömetriä kohti on sellainen kirkkaus, että siinä on valaiseva taso, joka antaa valoa jokaisesta neliömetristä voimalla 1 kandela (Cd) tasoon nähden kohtisuorassa suunnassa. Tässä on esimerkiksi joidenkin yleisten valonlähteiden likimääräiset kirkkaudet:

Toimimalla silmillemme valonlähteet voivat olla vaarallisia. Jos vaaleus on yli 160 000 kandelaa neliömetriä kohden, se aiheuttaa silmäkipua. Ihmiskunta on oppinut erilaisia ​​temppuja kirkkaan valon haitallisten vaikutusten välttämiseksi.

Tehokkaiden hehkulamppujen sipulit tehdään läpinäkymättömiksi ja kooltaan suuriksi, jotta valoa voidaan hajottaa, jotta se säteilee ei pienestä hehkulangan alueesta, vaan lampun tai varjon suuresta pinta-alasta. Joten kirkkaus pienenee silmille turvalliseksi ja valaistus pysyy melkein täysin muuttumattomana.

Jos puhumme heijastavista pinnoista, kuten maalatuista seinistä, valkokankaista, koristetuotteista jne., Niillä on hajanaisia ​​heijastavia ominaisuuksia valonlähteeseen nähden. Tämä tarkoittaa, että ne heijastavat osittain heihin kohdistuvaa valoa ja nyt ne toimivat itse keskikokoisina, mutta laaja-alaisina valonlähteinä.

Tämä on meidän käsissämme, koska tavallisilla valonlähteillä (lamppu, lamppu, kynttilä, kattokruunu, lyhty) on huomattava vaaleus, mutta pieni pinta-ala. Samaan aikaan valaistun pinnan vaaleus on suhteessa sen valotus E, koska mitä suurempi heijastavan pinnan valovirta putoaa, sitä suurempi on sen kirkkaus.

Ja tämän pinnan vaaleus on verrannollinen sen albedo r: iin (latinalaisesta albuksesta - valkoinen) - pinnan hajakuoren ominaispiirteeseen. Mitä suurempi albedo r, ts. Mitä suurempi osa pinnan hajottamasta tulevasta valonvuosta on, sitä suurempi on tällaisen pinnan vaaleus.

Joten valaistun pinnan kirkkaus on verrannollinen albedon ja valaistuksen tulokseen, ja eri suuntiin kirkkaus on erilainen - riippuen valaisun pinnan sirontakuviosta.

Jos pinta hajottaa tasaisesti siihen tulevan valon, kirkkaus mihin tahansa suuntaan lasketaan melko yksinkertaisesti. Jos sirontakaavio on monimutkainen, kirkkauden laskemisesta tulee melko monimutkainen tehtävä.

Yhdenmukaiselle sironnalle riittää kaavan käyttö (valaistus - luksissa, kirkkaus - kandelat neliömetriä kohti):

Oletetaan, että siellä on projisointinäyttö, jonka albedo on 0,8, ja valaistus on 60 luksia, silloin kirkkaus on 0,8 * 60 / 3,14 = 15,3 kandelaa neliömetriä kohti. Tässä on esimerkkejä erittäin yleisistä pinnoista ja niiden vaaleudesta:

Katso myös kanssamme:

Sähkölamppujen tyypit - mitkä ovat parempia ja mikä ero on

Erityyppisten valaisimien valoteho

Kuinka valita LED-lamppu virran perusteella