Que sait-on de la force de la lumière et de la formule pour son calcul
L'un des phénomènes les plus intéressants et les plus controversés de notre monde est la lumière. Pour la physique, c'est un des paramètres fondamentaux de nombreux calculs. Avec l'aide de la lumière, les scientifiques espèrent trouver un indice sur l'existence de notre univers et ouvrir de nouvelles opportunités pour l'humanité. Dans la vie de tous les jours, la lumière revêt également une grande importance, en particulier lors de la création d'un éclairage de haute qualité dans différentes pièces.
L'un des paramètres importants de la lumière est sa force, qui caractérise la puissance de ce phénomène. C'est à l'intensité de la lumière et au calcul de ce paramètre que cet article sera consacré.
Informations générales sur le concept
En physique, l'intensité lumineuse (Iv) désigne la puissance du flux lumineux, déterminée dans un angle solide spécifique. Il découle de ce concept que ce paramètre ne signifie pas toute la lumière disponible dans l'espace, mais seulement la partie de celle-ci qui est émise dans une certaine direction.
Selon la source de rayonnement disponible, ce paramètre augmentera ou diminuera. Ses changements seront directement affectés par la valeur de l'angle solide.
Noter! Dans certaines situations, l'intensité lumineuse sera la même pour n'importe quel angle. Ceci est possible dans des situations où la source de rayonnement lumineux crée un éclairage uniforme de l'espace.
Ce paramètre reflète la propriété physique de la lumière, ce qui la différencie des mesures telles que la luminosité, qui reflètent des sensations subjectives. De plus, la force de la lumière en physique est considérée comme une puissance. Pour être plus précis, il est estimé comme une unité de puissance. En même temps, le pouvoir diffère ici de son concept habituel. Ici, la puissance dépend non seulement de l'énergie émise par l'installation d'éclairage, mais aussi d'une chose telle que la longueur d'onde.
Il convient de noter que la sensibilité des personnes au rayonnement lumineux dépend directement de la longueur d'onde. Cette dépendance se traduit par une fonction du rendement lumineux spectral. Dans ce cas, l'intensité lumineuse elle-même est une grandeur dépendante du rendement lumineux. A une longueur d'onde de 550 nanomètres (vert), ce paramètre prendra sa valeur maximale. En conséquence, l'œil humain sera plus ou moins sensible au flux lumineux à différentes longueurs d'onde.
L'unité de mesure de cet indicateur est la candela (cd).
Noter! La force du rayonnement provenant d'une bougie sera approximativement égale à une candela. Le chandelier international précédemment utilisé pour la formule de calcul était de 1,005 cd.
La lueur d'une bougie
Dans de rares cas, une unité de mesure obsolète est utilisée - la bougie internationale. Mais dans le monde moderne, l'unité de mesure de cette quantité, la candela, est déjà utilisée presque partout.
Diagramme des paramètres photométriques
Iv est le paramètre photométrique le plus important. En plus de cette valeur, les paramètres photométriques les plus importants incluent la luminosité, ainsi que l'éclairage. Ces quatre valeurs sont activement utilisées lors de la création d'un système d'éclairage dans une grande variété de pièces. Sans eux, il est impossible d'estimer le niveau d'éclairage requis pour chaque situation individuelle.
Les quatre caractéristiques d'éclairage les plus importantes
Pour faciliter la compréhension de ce phénomène physique, il est nécessaire de considérer un schéma qui représente un plan reflétant la propagation de la lumière.
Tableau d'intensité lumineuse
Le diagramme montre que Iv dépend de la direction vers la source de rayonnement. Cela signifie que pour une ampoule LED, pour laquelle la direction du rayonnement maximal sera prise comme 0°, alors lors de la mesure de la valeur dont nous avons besoin dans la direction de 180°, une valeur plus petite sera obtenue que pour la direction de 0°.
Comme vous pouvez le voir, sur le diagramme, le rayonnement qui se propage par deux sources (jaune et rouge) couvrira une surface égale. Dans ce cas, le rayonnement jaune sera diffusé, par analogie avec la lumière d'une bougie. Sa puissance sera approximativement égale à 100 cd. De plus, la valeur de cette valeur sera la même dans toutes les directions. En même temps, le rouge sera directionnel. En position 0°, il aura une valeur maximale de 225 cd. Dans ce cas, cette valeur diminuera en cas d'écart par rapport à 0°.
Désignation du paramètre SI
Puisque Iv est une grandeur physique, elle peut être calculée. Pour cela, une formule spéciale est utilisée. Mais avant d'arriver à la formule, il est nécessaire de comprendre comment la valeur souhaitée est écrite dans le système SI. Dans ce système, notre valeur sera affichée sous la forme J (parfois elle est notée I), dont l'unité sera la candela (cd). L'unité de mesure reflète celle émise par un radiateur plein sur une surface de section de 1/600 000 m2. sera dirigé dans une direction perpendiculaire à la section donnée. Dans ce cas, la température de l'émetteur sera proche du niveau auquel, à une pression de 101325 Pa, on observera la solidification du platine.
Noter! Grâce à la candela, vous pouvez déterminer le reste des unités photométriques.
Étant donné que le flux lumineux dans l'espace est réparti de manière inégale, il est nécessaire d'introduire un tel concept en tant qu'angle solide. Il est généralement désigné par le symbole .
L'intensité lumineuse est utilisée pour les calculs lorsque la formule de dimension est appliquée. Dans ce cas, cette valeur est liée au flux lumineux par des formules. Dans une telle situation, le flux lumineux sera le produit de Iv et de l'angle solide, vers lequel le rayonnement se propagera.
Le flux lumineux (Фv) est le produit de l'intensité lumineuse et de l'angle solide dans lequel se propage le flux. Ф=je .
Formule de flux lumineux
Il découle de cette formule que Фv est le flux interne propagé dans un angle solide spécifique (un stéradian) en présence de Iv dans une candela.
Noter! Un stéradian est un angle solide qui découpe à la surface d'une sphère une section égale au carré du rayon de cette sphère.
Dans ce cas, Iv et la puissance peuvent être liées par le rayonnement lumineux. Après tout, Fv est également compris comme une valeur qui caractérise la puissance d'émission d'un rayonnement lumineux lorsqu'il est perçu par l'œil humain moyen, qui est sensible au rayonnement d'une certaine fréquence. En conséquence, l'équation suivante peut être dérivée de la formule ci-dessus :
Formule pour l'intensité de la lumière
Cela se voit clairement dans l'exemple des LED. Dans de telles sources de rayonnement lumineux, son intensité est généralement égale à la puissance consommée. Par conséquent, plus la consommation d'électricité est élevée, plus le niveau de rayonnement est élevé.
Comme vous pouvez le constater, la formule de calcul de la valeur dont nous avons besoin n'est pas si compliquée.
Options de calcul supplémentaires
Puisque la distribution du rayonnement provenant d'une source réelle dans l'espace sera inégale, alors Фv ne pourra plus agir comme une caractéristique exhaustive de la source. Mais seulement à l'exception de la situation où, en même temps, la distribution du rayonnement émis dans différentes directions ne sera pas déterminée.
Pour caractériser la distribution de Фv en physique, ils utilisent un concept tel que la densité de rayonnement spatiale du flux lumineux pour différentes directions de l'espace. Dans ce cas, pour Iv, il faut utiliser la formule déjà familière, mais sous une forme légèrement complétée :
La seconde formule de calcul
Cette formule vous permettra d'estimer la valeur souhaitée dans différentes directions.
Conclusion
Le pouvoir de la lumière occupe une place importante non seulement en physique, mais aussi dans des moments plus banals et quotidiens. Ce paramètre est particulièrement important pour l'éclairage, sans lequel l'existence du monde qui nous est familier est impossible. Dans le même temps, cette valeur est utilisée non seulement dans le développement de nouveaux dispositifs d'éclairage aux caractéristiques techniques plus favorables, mais également dans certains calculs liés à l'organisation du système de rétroéclairage.
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