Vad är ljusstyrkan hos en ljuskälla och ljusstyrkan på en reflekterande yta

För att beräkna belysningen av olika ytor är det ibland mycket bekvämt att betrakta ljuskällor som punktkällor. Men i verkligheten finns det inga punktkällor till ljus, de har alltid någon specifik storlek och sin egen form. En lampa, en ljuskrona, en golvlampa, en strålkastare, etc. är verkliga, det vill säga inte punktkällor för ljus som inte bara kan kännetecknas av ljusets kraft.

Om vi ​​till exempel betraktar en lysande boll som ligger i avståndet och jämför den med en annan ljuskula med exakt samma ljusintensitet, men med en annan diameter, visar det sig att även om kulorna skapar samma belysning på lika avstånd, ändå för iakttagaren de ser annorlunda ut: en boll med mindre diameter ser ljusare ut än en större boll.

Anledningen till detta fenomen är att även om bollarnas ljusintensitet är densamma, har en av dem en större utstrålande yta, och den andra har en mindre. Detta betyder att ljusstyrkan från ett enhetsområde inte är densamma för dessa källor, och denna parameter är uppenbarligen större för en liten boll.

Men även om vi börjar betrakta någon form av ljuskälla från ett visst avstånd, så kommer det för oss att inte betyda så mycket det faktiska området för den ljusemitterande ytan som det synliga området, det vill säga dess projektionsstorlek på observationsplanet vinkelrätt mot vår blickriktning.

För att en iakttagare ska känneteckna en verklig ljuskälla med dimensioner och form måste han således känna till både källans ljusintensitet och storleken på ljusintensiteten per ytenhet på källans synliga yta.

Detta förhållande kallas ljusstyrkan L för källan för uppsättningen, och om ljusintensiteten är lika med I, och det synliga området är lika med s, kommer ljuskällans ljusstyrka att vara lika (ljusintensiteten kan beskrivas här genom ljusflödet och fast vinkel, då kommer ljusstyrkan att vara lika med ljusflödet som släpps ut från enhetsarea på den synliga ytan på ljuskällan inuti en enhetlig fast vinkel):

I ljuskällor är ljusstyrkan för deras olika sektioner olika: i en lysrörslampa är lampans kanter mörkare och ljusflamman är ljusare i gloria runt veken etc. Ljusstyrkan beror också starkt på vilken sida vi tittar på källan.

Om du till exempel tittar på svetsbågen av en slump, kommer det att bli ljusare i riktningen vinkelrätt mot urladdningen än när du tittar på samma båge från sidan. Det vill säga, ljusstyrka kännetecknar det ytemitterande ljuset i en utvald, strikt definierad riktning. Detta är en mycket viktig egenskap, eftersom det är vår ljusstyrka som svarar på ljusstyrka (ljusintensitet per enhetsarea) och inte på ljusstyrka per se.

Ljusintensiteten mäts i candela, respektive ljusstyrkan - i candela per kvadratmeter. En candela per kvadratmeter är sådan ljusstyrka som ett ljusplan har, vilket ger ut ljus från varje kvadratmeter med en kraft på 1 candela (Cd) i riktningen vinkelrätt mot planet. Här är till exempel de ungefärliga ljusstyrkan för vissa vanliga ljuskällor:

Genom att agera på våra ögon kan ljuskällor vara farliga. Om ljusstyrkan är över 160 000 kandelor per kvadratmeter kommer det att orsaka smärta i ögat. För att undvika de skadliga effekterna av starkt ljus har mänskligheten lärt sig olika trick.

Glödlamporna med kraftfulla glödlampor är opaka och stora i storlek för att sprida ljuset, så att det inte avges från ett litet område av glödtråden, utan från en stor yta av glödlampan eller skuggan. Så ljusstyrkan reduceras till säker för ögonen, och belysningen förblir nästan helt oförändrad.

Om vi ​​pratar om reflekterande ytor, som målade väggar, projektionsskärmar, dekorativa produkter etc., uppvisar de diffusa reflekterande egenskaper med avseende på ljuskällan. Detta innebär att de delvis återspeglar ljuset som inträffar på dem, och nu fungerar de själva som ljuskällor för medelljusstyrka, men av ett stort område.

Detta spelar in i våra händer, eftersom vanliga ljuskällor (lampa, lampa, ljus, ljuskrona, lykta) har betydande ljusstyrka, men en liten ytarea. Under tiden kommer den upplysta ytan att ha en ljusstyrka som är proportionell mot dess ljus exponering E eftersom ju större ljusflödet på den reflekterande ytan faller, desto högre blir dess ljusstyrka.

Och ytans ljusstyrka kommer att stå i proportion till dess albedo r (från lat. Albus - vit) - kännetecknet för ytans diffusa reflektivitet. Ju större albedo r, det vill säga desto större del av det infallande ljusflödet som sprids av ytan, desto större ljusstyrka är en sådan yta.

Så den ljusa ytans ljusstyrka är proportionell mot produkten från albedo och belysning, och i olika riktningar kommer ljusstyrkan att vara annorlunda - beroende på spridningsmönstret för den upplysta ytan.

Om ytan jämnt sprider ljuset som inträffar på det beräknas ljusstyrkan i valfri riktning helt enkelt. Om spridningsdiagrammet är komplext blir beräkningen av ljusstyrkan till en ganska komplicerad uppgift.

För enhetlig spridning räcker det att använda formeln (belysning - i lux, ljusstyrka - kandelor per kvadratmeter):

Anta att det finns en projektionsskärm med en albedo på 0,8, och belysningen är 60 Lux, då blir ljusstyrkan 0,8 * 60 / 3,14 = 15,3 candela per kvadratmeter. Här är exempel på mycket vanliga ytor och deras ljusstyrka:

Se även med oss:

Typer av elektriska lampor - som är bättre och vad som är skillnaden

Ljuseffektivitet hos olika typer av lampor

Hur man väljer en LED-lampa med ström