Dnes vám povieme všetko o vzorci osvetlenia pre otvorené priestranstvá a interiéry, ako aj o veľkosti svetelného toku za rôznych okolností.
Sviečka a kolovrátok
Pred rozsiahlou elektrifikáciou bolo zdrojom svetla slnko, mesiac, oheň a sviečka. Vedci už v pätnástom storočí dokázali vytvoriť systém šošoviek na zlepšenie osvetlenia, ale väčšina ľudí pracovala a žila pri svetle sviečok.
Niektorým bolo ľúto utrácať peniaze za voskové svetlá alebo tento spôsob predĺženia dňa jednoducho nebol dostupný. Potom použili alternatívne palivové možnosti - olej, živočíšny tuk, drevo. Napríklad ruské sedliacke ženy stredného pruhu tkali ľan celý život pri svetle fakle. Čitateľ sa môže opýtať: "Prečo sa to muselo robiť v noci?" Koniec koncov, koeficient prirodzeného svetla počas dňa je oveľa vyšší. Faktom je, že cez deň mali roľníčky mnohé iné starosti. Okrem toho je proces tkania veľmi starostlivý a vyžaduje pokoj. Pre ženy bolo dôležité, aby nikto nestúpil na plátno, aby si deti nepoplietli vlákna a muži nerozptyľovali pozornosť.
Pri takomto živote však existuje jedno nebezpečenstvo: svetelný tok (formulujemedať trochu nižšie) z horáka je veľmi nízka. Oči sa namáhajú a ženy rýchlo strácajú zrak.
Osvetlenie a učenie
Keď prváci idú prvého septembra do školy, s nadšením očakávajú zázraky. Sú zachytené pravítkom, kvetmi, krásnym tvarom. Zaujíma ich, aký bude ich učiteľ, s ktorým budú sedieť v jednej lavici. A tieto pocity si človek zapamätá po zvyšok svojho života.
Dospelí by však pri posielaní detí do školy mali myslieť na prozaickejšie veci ako na potešenie alebo sklamanie. Rodičia a učitelia sa zaujímajú o pohodlie pracovného stola, veľkosť triedy, kvalitu kriedy a vzorec osvetlenia v miestnosti. Tieto ukazovatele majú normy pre deti všetkých vekových skupín. Školáci by preto mali byť vďační, že ľudia majú vopred premyslené nielen učivo, ale aj materiálnu stránku problematiky.
Osvetlenie a práca
Nie nadarmo školy robia inšpekcie, pri ktorých sa uplatňuje vzorec na výpočet osvetlenia tried. Desať či jedenásťročné deti nerobia nič iné, len čítajú a píšu. Potom si večer urobia domáce úlohy, opäť sa nerozlúčia s perami, zošitmi a učebnicami. Potom sa aj moderní tínedžeri držia rôznych obrazoviek. V dôsledku toho je celý život školáka spojený so zaťažením zraku. Ale škola je len začiatok života. Okrem toho všetci títo ľudia čakajú na univerzitu a prácu.
Každý typ práce si vyžaduje vlastný svetelný výkon. Výpočtový vzorec to vždy zohľadňuječlovek robí 8 hodín denne. Napríklad hodinár alebo klenotník musí zvážiť najmenšie detaily a odtiene farieb. Preto si pracovisko ľudí v tejto profesii vyžaduje veľké a jasné svietidlá. Naopak, botanik, ktorý študuje rastliny dažďového pralesa, potrebuje neustále zostať v šere. Orchidey a bromélie sú zvyknuté na to, že horná vrstva stromov zaberá takmer všetko slnečné svetlo.
Formula
Priamo k vzorcu osvetlenia. Jej matematický výraz vyzerá takto:
Eυ=dΦυ / dσ.
Pozrime sa bližšie na výraz. Je zrejmé, že Eυ je osvetlenie, potom Φυ je svetelný tok a σ je malá jednotka plochy, na ktorú tok dopadá. Je vidieť, že E je integrálna hodnota. To znamená, že sa berú do úvahy veľmi malé segmenty a kusy. To znamená, že vedci spočítajú osvetlenie všetkých týchto malých oblastí, aby získali konečný výsledok. Jednotkou osvetlenia je lux. Fyzikálny význam jedného luxu je taký svetelný tok, na ktorý pripadá jeden lúmen na meter štvorcový. Lumen je zasa veľmi špecifická hodnota. Označuje svetelný tok vyžarovaný bodovým izotropným zdrojom (preto monochromatické svetlo). Svietivosť tohto zdroja sa rovná jednej kandele na priestorový uhol jedného steradiánu. Jednotka osvetlenia je komplexná hodnota, ktorá zahŕňa pojem "candela". Fyzikálny význam poslednej definície je nasledovný: intenzita svetla v známom smere zo zdroja, ktorývyžaruje monochromatické žiarenie s frekvenciou 540 1012 Hz (vlnová dĺžka leží vo viditeľnej oblasti spektra) a energetická intenzita svetla je 1/683 W/sr.
Koncepty svetla
Samozrejme, všetky tieto koncepty na prvý pohľad vyzerajú ako guľovitý kôň vo vákuu. Takéto zdroje v prírode neexistujú. A pozorný čitateľ si určite položí otázku: Prečo je to potrebné? Ale fyzici majú potrebu porovnávať. Preto musia zaviesť určité normy, ktorými sa musia riadiť. Vzorec osvetlenia je jednoduchý, ale veľa môže byť nejasných. Poďme si to rozobrať.
Index "υ"
Index υ znamená, že hodnota nie je celkom fotometrická. A to je spôsobené tým, že ľudské schopnosti sú obmedzené. Oko napríklad vníma len viditeľné spektrum elektromagnetického žiarenia. Navyše ľudia vidia strednú časť tejto stupnice (označuje zelenú farbu) oveľa lepšie ako okrajové oblasti (červenú a fialovú). To znamená, že v skutočnosti človek nevníma 100% fotónov žltej alebo modrej farby. Zároveň existujú zariadenia, ktoré takúto chybu nemajú. Znížené hodnoty, s ktorými vzorec osvetlenia funguje (napríklad svetelný tok) a ktoré sú označené gréckym písmenom "υ", sú korigované pre ľudské videnie.
generátor monochromatického žiarenia
Na samom základe, ako je uvedené vyššie, je počet fotónov s určitou dĺžkouvlny, ktoré sú emitované v určitom smere za jednotku času. Dokonca aj ten najmonochromatický laser má určitú distribúciu vlnových dĺžok. A určite musí mať na čom. To znamená, že fotóny nie sú emitované vo všetkých smeroch. Ale vo vzorci je niečo ako „bodový zdroj svetla“. Ide o ďalší model určený na zjednotenie určitej hodnoty. A tak sa nedá nazvať ani jeden objekt vesmíru. Bodový zdroj svetla je teda fotónový generátor, ktorý vyžaruje rovnaký počet kvánt elektromagnetického poľa vo všetkých smeroch, jeho veľkosť sa rovná matematickému bodu. Existuje však jeden trik, ktorý dokáže zo skutočného objektu urobiť bodový zdroj: ak je vzdialenosť, na ktorú dosahujú fotóny, veľmi veľká v porovnaní s veľkosťou generátora. Naša centrálna hviezda Slnko je teda disk, ale vzdialené hviezdy sú body.
Altánok, dobre, park
Pozorný čitateľ si určite všimol nasledovné: za jasného slnečného dňa sa zdá, že otvorená plocha je oveľa viac osvetlená ako čistinka alebo trávnik uzavretý na jednej strane. Preto je pobrežie také lákavé: je tam vždy slnečné a teplé. Ale aj veľká čistinka v lese je tmavšia a chladnejšia. A plytká studňa je v najjasnejší deň slabo osvetlená. Ak totiž človek vidí len časť oblohy, do jeho oka sa dostane menej fotónov. Koeficient prirodzeného osvetlenia sa vypočíta ako pomer toku svetla z celej oblohy k viditeľnej oblasti.
Kruh, ovál, uhol
Toto všetkopojmy súvisia s geometriou. Teraz však budeme hovoriť o jave, ktorý priamo súvisí so vzorcom osvetlenia a následne aj s fyzikou. Až do tohto bodu sa predpokladalo, že svetlo dopadá na povrch kolmo, striktne nadol. Toto je, samozrejme, tiež aproximácia. Za tejto podmienky vzdialenosť od svetelného zdroja znamená pokles osvetlenia v pomere k druhej mocnine vzdialenosti. Hviezdy, ktoré človek vidí voľným okom na oblohe, sa teda nachádzajú buď nie tak ďaleko od nás (všetky patria do galaxie Mliečna dráha), alebo sú veľmi jasné. Ale ak svetlo dopadá na povrch pod uhlom, veci sú iné.
Pomyslite na baterku. Poskytuje okrúhly bod svetla, keď je nasmerovaný striktne kolmo na stenu. Ak ho nakloníte, miesto zmení tvar na ovál. Ako viete z geometrie, ovál má väčšiu plochu. A keďže baterka je stále rovnaká, znamená to, že intenzita svetla je rovnaká, ale je akoby „rozmazaná“na veľkej ploche. Intenzita svetla závisí od uhla dopadu podľa zákona kosínusu.
Jar, zima, jeseň
Názov znie ako názov nádherného filmu. Prítomnosť ročných období však priamo závisí od uhla, pod ktorým svetlo dopadá v najvyššom bode na povrchu planéty. A momentálne to nie je len o Zemi. Ročné obdobia existujú na akomkoľvek objekte v slnečnej sústave, ktorého os rotácie je naklonená vzhľadom na ekliptiku (napríklad na Marse). Čitateľ už pravdepodobne uhádol: čím väčší je uhol sklonu, tým menej fotónov na štvorcový kilometer povrchu za sekundu. Takže tosezóna bude chladnejšia. V momente najväčšej odchýlky planéty na pologuli vládne zima, v momente najmenšej - leto.
Čísla a fakty
Aby to nebolo nepodložené, tu sú niektoré údaje. Upozorňujeme vás: všetky sú spriemerované a nie sú vhodné na riešenie konkrétnych problémov. Okrem toho existujú adresáre povrchového osvetlenia rôznymi typmi zdrojov. Pri výpočtoch je lepšie sa na ne odvolávať.
- Vo vzdialenosti od Slnka k akémukoľvek bodu vo vesmíre, ktorá sa približne rovná vzdialenosti k Zemi, je osvetlenie stotridsaťpäťtisíc luxov.
- Naša planéta má atmosféru, ktorá pohlcuje časť žiarenia. Preto je povrch Zeme osvetlený maximálne stotisíc luxmi.
- Letné stredné zemepisné šírky sú na poludnie osvetlené sedemnásťtisíc luxmi za jasného počasia a pätnásťtisíc luxmi za zamračeného počasia.
- V noci v splne je osvetlenie dve desatiny luxu. Svetlo hviezd za bezmesačnej noci je len jedna alebo dve tisíciny luxu.
- Čítanie knihy vyžaduje najmenej tridsať až päťdesiat luxov osvetlenia.
- Keď človek pozerá film v kine, svetelný tok je asi sto luxov. Najtmavšie scény budú mať indikátor osemdesiat luxov a obraz jasného slnečného dňa „utiahne“stodvadsať.
- Západ alebo východ slnka nad morom poskytne osvetlenie asi tisíc luxov. Zároveň v hĺbke päťdesiat metrov bude osvetlenie asi 20 luxov. Voda veľmi dobre absorbuje slnečné svetlo.
