Какво се знае за силата на светлината и формулата за нейното изчисляване
Един от най-интересните и противоречиви феномени на нашия свят е светлината. За физиката това е един от основните параметри на множество изчисления. С помощта на светлината учените се надяват да открият ключ за съществуването на нашата Вселена, както и да открият нови възможности за човечеството. В ежедневието светлината също е от голямо значение, особено при създаването на висококачествено осветление в различни помещения.
Един от важните параметри на светлината е нейната сила, която характеризира силата на това явление. Тази статия ще бъде посветена на силата на светлината и изчисляването на този параметър.
Обща информация за концепцията
Във физиката светлинен интензитет (Iv) означава мощността на светлинния поток, определена в определен телесен ъгъл. От тази концепция следва, че този параметър не означава цялата налична светлина в пространството, а само тази част от нея, която се излъчва в определена посока.
В зависимост от наличния източник на радиация, този параметър ще се увеличи или намали. Промените му ще бъдат пряко повлияни от стойността на плътния ъгъл.
Забележка! В някои ситуации интензитетът на светлината ще бъде еднакъв за всеки ъгъл. Това е възможно в ситуации, когато източникът на светлина създава равномерно осветяване на пространството.
Този параметър отразява физическото свойство на светлината, което я прави различна от измервания като яркост, които отразяват субективни усещания. Освен това силата на светлината във физиката се счита за мощност. За да бъдем по-точни, той се оценява като единица мощност. В същото време властта тук се различава от обичайната си концепция. Тук мощността зависи не само от енергията, която излъчва осветителната инсталация, но и от такова нещо като дължина на вълната.
Трябва да се отбележи, че чувствителността на хората към светлинното лъчение зависи пряко от дължината на вълната. Тази зависимост се отразява във функция на спектралната светлинна ефективност. В този случай самият интензитет на светлината е величина, зависима от светлинната ефективност. При дължина на вълната от 550 нанометра (зелено) този параметър ще приеме максималната си стойност. В резултат на това човешкото око ще бъде повече или по-малко чувствително към светлинния поток при различни дължини на вълната.
Мерната единица за този показател е кандела (cd).
Забележка! Силата на радиацията, която идва от една свещ, ще бъде приблизително равна на една кандела. Международният свещник, използван преди това за формулата за изчисление, беше 1,005 cd.
Блясъкът на една свещ
В редки случаи се използва остаряла мерна единица - международната свещ. Но в съвременния свят единицата за измерване на това количество, канделата, вече се използва почти навсякъде.
Диаграма на фотометричните параметри
Iv е най-важният фотометричен параметър. В допълнение към тази стойност, най-важните фотометрични параметри включват яркост, както и осветеност. Всички тези четири стойности се използват активно при създаването на осветителна система в голямо разнообразие от стаи. Без тях е невъзможно да се оцени необходимото ниво на осветеност за всяка отделна ситуация.
Четирите най-важни светлинни характеристики
За по-лесно разбиране на това физическо явление е необходимо да се разгледа диаграма, която изобразява равнина, отразяваща разпространението на светлината.
Диаграма за интензитета на светлината
Диаграмата показва, че Iv зависи от посоката към източника на радиация. Това означава, че за LED крушка, за която посоката на максимално излъчване ще бъде приета като 0 °, тогава при измерване на необходимата ни стойност в посока 180 ° ще се получи по-малка стойност, отколкото за посока 0 °.
Както можете да видите, на диаграмата радиацията, която се разпространява от два източника (жълт и червен), ще покрие еднаква площ. В този случай жълтото лъчение ще се разпръсне, по аналогия със светлината на свещ. Мощността му ще бъде приблизително равна на 100 cd. Освен това стойността на тази стойност ще бъде еднаква във всички посоки. В същото време червеното ще бъде насочено. В позиция 0° тя ще има максимална стойност от 225 cd. В този случай тази стойност ще намалее в случай на отклонение от 0°.
SI нотация на параметрите
Тъй като Iv е физическа величина, тя може да бъде изчислена. За това се използва специална формула. Но преди да стигнете до формулата, е необходимо да разберете как е написана желаната стойност в системата SI. В тази система нашата стойност ще бъде показана като J (понякога се означава като I), чиято единица ще бъде кандела (cd). Мерната единица отразява това Iv, излъчвано от пълен радиатор върху площ на напречното сечение от 1/600 000 m2. ще бъде насочено в посока, перпендикулярна на даденото сечение. В този случай температурата на излъчвателя ще бъде близка до нивото, при което при налягане от 101325 Pa ще се наблюдава втвърдяване на платината.
Забележка! Чрез канделата можете да определите останалите фотометрични единици.
Тъй като светлинният поток в пространството е разпределен неравномерно, е необходимо да се въведе такова понятие като плътен ъгъл. Обикновено се обозначава със символа .
Интензитетът на светлината се използва за изчисления, когато се прилага формулата за размерите.В този случай тази стойност е свързана със светлинния поток чрез формули. В такава ситуация светлинният поток ще бъде произведение на Iv и телесния ъгъл, до който ще се разпространи лъчението.
Светлинният поток (Фv) е произведението на светлинния интензитет и пространствения ъгъл, в който се разпространява потокът. Ф=I .
Формула за светлинен поток
От тази формула следва, че Фv е вътрешният поток, разпространяван в определен телесен ъгъл (един стерадиан) при наличие на Iv в една кандела.
Забележка! Стерадианът е телесен ъгъл, който изрязва част от повърхността на сфера, която е равна на квадрата на радиуса на тази сфера.
В този случай Iv и мощността могат да бъдат свързани чрез светлинно излъчване. В края на краищата Fv се разбира и като стойност, която характеризира мощността на излъчване на светлинно лъчение, когато се възприема от средното човешко око, което има чувствителност към излъчване с определена честота. В резултат от горната формула може да се изведе следното уравнение:
Формула за интензитета на светлината
Това ясно се вижда в примера на светодиодите. При такива източници на светлинно излъчване силата му обикновено е равна на консумираната мощност. В резултат на това, колкото по-висока е консумацията на електроенергия, толкова по-високо е нивото на радиация.
Както можете да видите, формулата за изчисляване на стойността, от която се нуждаем, не е толкова сложна.
Допълнителни опции за изчисление
Тъй като разпределението на радиацията, идваща от реален източник в пространството, ще бъде неравномерно, тогава Фv вече няма да може да действа като изчерпателна характеристика на източника. Но само с изключение на ситуацията, когато в същото време няма да се определи разпределението на излъчената радиация в различни посоки.
За да характеризират разпределението на Фv във физиката, те използват такова понятие като пространствена радиационна плътност на светлинния поток за различни посоки на пространството. В този случай за Iv е необходимо да се използва вече познатата формула, но в леко допълнена форма:
Втората формула за изчисление
Тази формула ще ви позволи да оцените желаната стойност в различни посоки.
Заключение
Силата на светлината заема важно място не само във физиката, но и в по-обикновени, ежедневни моменти. Този параметър е особено важен за осветлението, без което е невъзможно съществуването на познатия ни свят. В същото време тази стойност се използва не само при разработването на нови осветителни устройства с по-благоприятни технически характеристики, но и при определени изчисления, свързани с организацията на системата за подсветка.
Осветяване на сгради с наземни лампи - преглед на най-популярните инсталации
Детски полилеи за стаята на момичето: критерии за избор