Cosa si sa sulla forza della luce e sulla formula per il suo calcolo

Uno dei fenomeni più interessanti e controversi del nostro mondo è la luce. Per la fisica, questo è uno dei parametri fondamentali di numerosi calcoli. Con l'aiuto della luce, gli scienziati sperano di trovare un indizio sull'esistenza del nostro universo e di aprire nuove opportunità per l'umanità. Anche nella vita di tutti i giorni, la luce è di grande importanza, soprattutto quando si crea un'illuminazione di alta qualità in vari ambienti.

Uno dei parametri importanti della luce è la sua forza, che caratterizza la potenza di questo fenomeno. È la forza della luce e il calcolo di questo parametro a cui sarà dedicato questo articolo.

Informazioni generali sul concetto

In fisica, intensità luminosa (Iv) indica la potenza del flusso luminoso, determinata entro uno specifico angolo solido. Ne consegue che questo parametro non significa tutta la luce disponibile nello spazio, ma solo quella parte di essa che viene emessa in una certa direzione.

A seconda della sorgente di radiazione disponibile, questo parametro aumenterà o diminuirà. Le sue modifiche saranno direttamente influenzate dal valore dell'angolo solido.

Nota! In alcune situazioni, l'intensità della luce sarà la stessa per qualsiasi angolazione. Ciò è possibile in situazioni in cui la sorgente di radiazione luminosa crea un'illuminazione uniforme dello spazio.

Questo parametro riflette la proprietà fisica della luce, che la rende diversa da misurazioni come la luminosità, che riflettono le sensazioni soggettive. Inoltre, la forza della luce in fisica è considerata come potenza. Per essere più precisi, è stimato come unità di potenza. Allo stesso tempo, il potere qui differisce dal suo solito concetto. In questo caso, la potenza dipende non solo dall'energia emessa dall'impianto di illuminazione, ma anche da una cosa come la lunghezza d'onda.
Va notato che la sensibilità delle persone alla radiazione luminosa dipende direttamente dalla lunghezza d'onda. Questa dipendenza si riflette in una funzione dell'efficienza luminosa spettrale. In questo caso, l'intensità luminosa stessa è una quantità dipendente dall'efficienza luminosa. Ad una lunghezza d'onda di 550 nanometri (verde), questo parametro assumerà il suo valore massimo. Di conseguenza, l'occhio umano sarà più o meno sensibile al flusso luminoso a diverse lunghezze d'onda.
L'unità di misura per questo indicatore è la candela (cd).

Nota! La forza della radiazione che proviene da una candela sarà approssimativamente uguale a una candela. La candela internazionale precedentemente utilizzata per la formula di calcolo era 1.005 cd.

Il bagliore di una candela

In rari casi viene utilizzata un'unità di misura obsoleta: la candela internazionale. Ma nel mondo moderno l'unità di misura di questa quantità, la candela, è già usata quasi ovunque.

Diagramma dei parametri fotometrici

Iv è il parametro fotometrico più importante. Oltre a questo valore, i parametri fotometrici più importanti includono la luminosità e l'illuminazione. Tutti questi quattro valori vengono utilizzati attivamente durante la creazione di un sistema di illuminazione in un'ampia varietà di stanze. Senza di loro, è impossibile stimare il livello di illuminazione richiesto per ogni singola situazione.

Le quattro caratteristiche di illuminazione più importanti

Per facilitare la comprensione di questo fenomeno fisico, è necessario considerare un diagramma che rappresenti un piano che riflette la propagazione della luce.

Grafico per l'intensità della luce

Il diagramma mostra che Iv dipende dalla direzione verso la sorgente di radiazione. Ciò significa che per una lampadina a LED, per la quale la direzione di massima irraggiamento sarà 0°, quindi misurando il valore di cui abbiamo bisogno nella direzione di 180°, si otterrà un valore inferiore rispetto alla direzione di 0°.
Come puoi vedere, nel diagramma, la radiazione che viene propagata da due sorgenti (gialla e rossa) coprirà un'area uguale. In questo caso, la radiazione gialla sarà diffusa, per analogia con la luce di una candela. La sua potenza sarà approssimativamente pari a 100 cd. Inoltre, il valore di questo valore sarà lo stesso in tutte le direzioni. Allo stesso tempo, il rosso sarà direzionale. Nella posizione 0° avrà un valore massimo di 225 cd. In questo caso, questo valore decresce in caso di deviazione da 0°.

Designazione del parametro SI

Poiché Iv è una quantità fisica, può essere calcolata. Per questo, viene utilizzata una formula speciale. Ma prima di arrivare alla formula, è necessario capire come viene scritto il valore desiderato nel sistema SI. In questo sistema, il nostro valore sarà visualizzato come J (a volte è indicato come I), la cui unità sarà la candela (cd). L'unità di misura riflette quella Iv emessa da un radiatore pieno su un'area della sezione trasversale di 1/600.000 m2. sarà diretto in una direzione perpendicolare alla sezione data. In questo caso, la temperatura dell'emettitore sarà prossima al livello al quale, ad una pressione di 101325 Pa, si osserverà la solidificazione del platino.

Nota! Attraverso la candela è possibile determinare il resto delle unità fotometriche.

Poiché il flusso luminoso nello spazio è distribuito in modo non uniforme, è necessario introdurre un concetto come un angolo solido. Di solito è indicato dal simbolo .
L'intensità della luce viene utilizzata per i calcoli quando viene applicata la formula della dimensione. In questo caso, questo valore è correlato al flusso luminoso tramite formule. In tale situazione, il flusso luminoso sarà il prodotto di Iv per l'angolo solido, al quale si propagherà la radiazione.
Il flusso luminoso (Фv) è il prodotto dell'intensità luminosa e dell'angolo solido in cui si propaga il flusso. Ô=Io .

Formula di flusso luminoso

Segue da questa formula che Фv è il flusso interno propagato entro uno specifico angolo solido (uno steradiante) in presenza di Iv in una candela.

Nota! Uno steradiante è un angolo solido che ritaglia una sezione sulla superficie di una sfera uguale al quadrato del raggio di questa sfera.

In questo caso, Iv e potenza possono essere correlati attraverso la radiazione luminosa. Del resto Fv è inteso anche come un valore che caratterizza la potenza di emissione della radiazione luminosa quando viene percepita dall'occhio umano medio, che ha sensibilità alla radiazione di una certa frequenza. Di conseguenza, dalla formula precedente si può ricavare la seguente equazione:

Formula per l'intensità della luce

Questo è chiaramente visibile nell'esempio dei LED. In tali sorgenti di radiazione luminosa, la sua forza è solitamente uguale alla potenza consumata. Di conseguenza, maggiore è il consumo di elettricità, maggiore è il livello di radiazione.
Come puoi vedere, la formula per calcolare il valore di cui abbiamo bisogno non è così complicata.

Ulteriori opzioni di calcolo

Poiché la distribuzione della radiazione proveniente da una sorgente reale nello spazio sarà irregolare, allora Фv non potrà più agire come una caratteristica esaustiva della sorgente. Ma solo ad eccezione del caso in cui, allo stesso tempo, non sarà determinata la distribuzione della radiazione emessa nelle varie direzioni.
Per caratterizzare la distribuzione di Фv in fisica, usano un concetto come la densità di radiazione spaziale del flusso luminoso per diverse direzioni dello spazio. In questo caso, per Iv, è necessario utilizzare la formula già familiare, ma in forma leggermente integrata:

La seconda formula per il calcolo

Questa formula ti consentirà di stimare il valore desiderato in varie direzioni.

Conclusione

Il potere della luce occupa un posto importante non solo nella fisica, ma anche nei momenti più mondani e quotidiani. Questo parametro è particolarmente importante per l'illuminazione, senza la quale l'esistenza del mondo a noi familiare è impossibile. Allo stesso tempo, questo valore viene utilizzato non solo nello sviluppo di nuovi dispositivi di illuminazione con caratteristiche tecniche più favorevoli, ma anche in alcuni calcoli relativi all'organizzazione del sistema di retroilluminazione.

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