Was ist über die Lichtstärke und die Formel zu ihrer Berechnung bekannt?
Eines der interessantesten und umstrittensten Phänomene unserer Welt ist Licht. Für die Physik ist dies einer der grundlegenden Parameter zahlreicher Berechnungen. Mit Hilfe von Licht hoffen Wissenschaftler, einen Hinweis auf die Existenz unseres Universums zu finden und neue Möglichkeiten für die Menschheit zu eröffnen. Auch im Alltag ist Licht von großer Bedeutung, insbesondere wenn es darum geht, in diversen Räumen eine hochwertige Beleuchtung zu schaffen.
Einer der wichtigsten Parameter des Lichts ist seine Stärke, die die Kraft dieses Phänomens charakterisiert. Dieser Artikel widmet sich der Lichtstärke und der Berechnung dieses Parameters.
Allgemeine Informationen zum Konzept
Lichtstärke (Iv) bedeutet in der Physik die Leistung des Lichtstroms, bestimmt innerhalb eines bestimmten Raumwinkels. Aus diesem Konzept folgt, dass dieser Parameter nicht das gesamte im Raum verfügbare Licht meint, sondern nur den Teil davon, der in eine bestimmte Richtung emittiert wird.
Abhängig von der verfügbaren Strahlungsquelle wird dieser Parameter erhöht oder verringert. Seine Änderungen werden direkt vom Wert des Raumwinkels beeinflusst.
Beachten Sie! In einigen Situationen ist die Lichtintensität für jeden Winkel gleich. Dies ist in Situationen möglich, in denen die Lichtquelle eine gleichmäßige Ausleuchtung des Raums erzeugt.
Dieser Parameter spiegelt die physikalische Eigenschaft des Lichts wider, was ihn von Messungen wie der Helligkeit unterscheidet, die subjektive Empfindungen widerspiegeln. Außerdem wird die Stärke des Lichts in der Physik als Leistung betrachtet. Genauer gesagt wird es als Leistungseinheit geschätzt. Gleichzeitig weicht Macht hier von ihrem üblichen Konzept ab. Dabei hängt die Leistung nicht nur von der Energie ab, die die Beleuchtungsanlage abgibt, sondern auch von so etwas wie der Wellenlänge.
Es ist zu beachten, dass die Empfindlichkeit des Menschen gegenüber Lichtstrahlung direkt von der Wellenlänge abhängt. Diese Abhängigkeit spiegelt sich in einer Funktion der spektralen Lichtausbeute wider. Die Lichtstärke selbst ist dabei eine von der Lichtausbeute abhängige Größe. Bei einer Wellenlänge von 550 Nanometer (grün) nimmt dieser Parameter seinen Maximalwert an. Infolgedessen reagiert das menschliche Auge mehr oder weniger empfindlich auf den Lichtstrom bei unterschiedlichen Wellenlängen.
Die Maßeinheit für diesen Indikator ist die Candela (cd).
Beachten Sie! Die Stärke der Strahlung, die von einer Kerze kommt, entspricht ungefähr einer Candela. Der zuvor für die Berechnungsformel verwendete internationale Candlestick war 1,005 cd.
Der Schein einer Kerze
In seltenen Fällen wird eine veraltete Maßeinheit verwendet - die internationale Kerze. Aber in der modernen Welt wird die Maßeinheit für diese Größe, die Candela, bereits fast überall verwendet.
Photometrisches Parameterdiagramm
Iv ist der wichtigste photometrische Parameter. Neben diesem Wert sind die wichtigsten lichttechnischen Parameter die Helligkeit sowie die Beleuchtung. Alle diese vier Werte werden bei der Erstellung eines Beleuchtungssystems in den unterschiedlichsten Räumen aktiv genutzt. Ohne sie ist es unmöglich, die erforderliche Beleuchtungsstärke für jede individuelle Situation abzuschätzen.
Die vier wichtigsten Lichteigenschaften
Zum leichteren Verständnis dieses physikalischen Phänomens ist es notwendig, ein Diagramm zu betrachten, das eine Ebene darstellt, die die Ausbreitung von Licht widerspiegelt.
Diagramm für Lichtintensität
Das Diagramm zeigt, dass Iv von der Richtung zur Strahlungsquelle abhängt. Dies bedeutet, dass für eine LED-Lampe, für die die Richtung der maximalen Strahlung als 0 ° angenommen wird, bei der Messung des benötigten Werts in Richtung 180 ° ein kleinerer Wert erhalten wird als für die Richtung 0 °.
Wie Sie im Diagramm sehen können, deckt die Strahlung, die sich von zwei Quellen (gelb und rot) ausbreitet, eine gleiche Fläche ab. In diesem Fall wird die gelbe Strahlung gestreut, analog zum Licht einer Kerze. Seine Leistung wird ungefähr gleich 100 cd sein. Darüber hinaus ist der Wert dieses Werts in allen Richtungen gleich. Gleichzeitig wird Rot richtungsweisend sein. In der 0°-Stellung hat sie einen Maximalwert von 225 cd. In diesem Fall verringert sich dieser Wert bei einer Abweichung von 0°.
SI-Parameternotation
Da Iv eine physikalische Größe ist, kann sie berechnet werden. Dazu wird eine spezielle Formel verwendet. Bevor Sie jedoch zur Formel gelangen, müssen Sie verstehen, wie der gewünschte Wert im SI-System geschrieben wird. In diesem System wird unser Wert als J angezeigt (manchmal auch als I bezeichnet), dessen Einheit die Candela (cd) ist. Die Maßeinheit gibt das Iv wieder, das ein voller Heizkörper über eine Querschnittsfläche von 1/600.000 m2 abgibt. wird in eine Richtung senkrecht zu dem gegebenen Abschnitt gerichtet. In diesem Fall liegt die Temperatur des Emitters in der Nähe des Niveaus, bei dem bei einem Druck von 101325 Pa eine Verfestigung von Platin beobachtet wird.
Beachten Sie! Über die Candela können Sie die restlichen photometrischen Einheiten bestimmen.
Da der Lichtfluss im Raum ungleichmäßig verteilt ist, ist es notwendig, ein solches Konzept als Raumwinkel einzuführen. Es wird normalerweise mit dem Symbol gekennzeichnet.
Die Lichtintensität wird für Berechnungen verwendet, wenn die Dimensionsformel angewendet wird. In diesem Fall wird dieser Wert über Formeln auf den Lichtstrom bezogen. In einer solchen Situation ist der Lichtstrom das Produkt aus Iv und dem Raumwinkel, in dem sich die Strahlung ausbreitet.
Der Lichtstrom (Фv) ist das Produkt aus der Lichtstärke und dem Raumwinkel, in dem sich der Lichtstrom ausbreitet. Ф=Ich .
Lichtstromformel
Aus dieser Formel folgt, dass Фv der interne Fluss ist, der sich innerhalb eines bestimmten Raumwinkels (ein Steradiant) in Gegenwart von Iv in einer Candela ausbreitet.
Beachten Sie! Ein Steradiant ist ein Raumwinkel, der einen Abschnitt auf der Oberfläche einer Kugel ausschneidet, der gleich dem Quadrat des Radius dieser Kugel ist.
In diesem Fall können Iv und Leistung durch Lichtstrahlung in Beziehung gesetzt werden. Schließlich wird unter Fv auch ein Wert verstanden, der die Stärke der Emission von Lichtstrahlung charakterisiert, wenn sie vom durchschnittlichen menschlichen Auge wahrgenommen wird, das für Strahlung einer bestimmten Frequenz empfindlich ist. Als Ergebnis lässt sich aus obiger Formel folgende Gleichung ableiten:
Formel für die Lichtintensität
Deutlich wird dies am Beispiel von LEDs. Bei solchen Lichtquellen ist ihre Stärke normalerweise gleich der verbrauchten Leistung. Je höher also der Stromverbrauch, desto höher die Strahlungsbelastung.
Wie Sie sehen können, ist die Formel zur Berechnung des benötigten Werts nicht so kompliziert.
Zusätzliche Berechnungsoptionen
Da die Verteilung der von einer realen Quelle kommenden Strahlung im Weltraum ungleichmäßig ist, kann Фv nicht mehr als erschöpfendes Merkmal der Quelle dienen. Aber nur mit Ausnahme der Situation, wenn gleichzeitig die Verteilung der emittierten Strahlung in verschiedene Richtungen nicht bestimmt wird.
Um die Verteilung von Фv in der Physik zu charakterisieren, verwenden sie ein Konzept wie die räumliche Strahlungsdichte des Lichtflusses für verschiedene Raumrichtungen. In diesem Fall muss für Iv die bereits bekannte Formel verwendet werden, jedoch in leicht ergänzter Form:
Die zweite Formel zur Berechnung
Mit dieser Formel können Sie den gewünschten Wert in verschiedene Richtungen schätzen.
Fazit
Die Kraft des Lichts nimmt nicht nur in der Physik, sondern auch in alltäglicheren Momenten einen wichtigen Platz ein. Dieser Parameter ist besonders wichtig für die Beleuchtung, ohne die die Existenz der uns vertrauten Welt unmöglich ist. Gleichzeitig wird dieser Wert nicht nur bei der Entwicklung neuer Beleuchtungsgeräte mit günstigeren technischen Eigenschaften verwendet, sondern auch bei bestimmten Berechnungen zur Organisation des Hintergrundbeleuchtungssystems.
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