光の強さとその計算式について知られていること

私たちの世界で最も興味深く物議を醸している現象の1つは光です。物理学の場合、これは多くの計算の基本的なパラメータの1つです。科学者たちは、光の助けを借りて、私たちの宇宙の存在への手がかりを見つけ、人類に新しい機会を開くことを望んでいます。日常生活では、特にさまざまな部屋で高品質の照明を作成する場合、光も非常に重要です。

光の重要なパラメータの1つは、この現象の力を特徴付けるその強さです。この記事で取り上げるのは、光の強さとこのパラメータの計算です。

コンセプトに関する一般情報

物理学では、光度（Iv）は、特定の立体角内で決定される光束のパワーを意味します。この概念から、このパラメータは空間で利用可能なすべての光を意味するのではなく、特定の方向に放出されるその部分のみを意味するということになります。

利用可能な放射線源に応じて、このパラメータは増減します。その変化は、立体角の値によって直接影響を受けます。

ノート！状況によっては、光の強度はどの角度でも同じになります。これは、光源が空間の均一な照明を作成する状況で可能です。

このパラメータは光の物理的特性を反映しているため、明るさなどの主観的な感覚を反映する測定とは異なります。さらに、物理学における光の強さは力と見なされます。より正確には、電力の単位として推定されます。同時に、ここでの力は通常の概念とは異なります。ここで、電力は照明設備が放出するエネルギーだけでなく、波長などにも依存します。
光放射に対する人々の感度は、波長に直接依存することに注意する必要があります。この依存性は、スペクトル発光効率の関数に反映されます。この場合、光度自体は発光効率に依存する量です。 550ナノメートル（緑）の波長では、このパラメーターは最大値を取ります。その結果、人間の目はさまざまな波長の光束に多かれ少なかれ敏感になります。
この指標の測定単位はカンデラ（cd）です。

ノート！ 1つのキャンドルから来る放射線の強さは、1つのカンデラにほぼ等しくなります。以前に計算式に使用された国際ローソク足は1.005cdでした。

1つのキャンドルの輝き

まれに、古い測定単位（国際キャンドル）が使用されます。しかし、現代の世界では、この量の測定単位であるカンデラは、すでにほとんどすべての場所で使用されています。

測光パラメータ図

Ivは最も重要な測光パラメータです。この値に加えて、最も重要な測光パラメータには、明るさや照明が含まれます。これらの4つの値はすべて、さまざまな部屋で照明システムを作成するときに積極的に使用されます。それらがなければ、個々の状況に必要な照明レベルを見積もることは不可能です。

4つの最も重要な照明特性

この物理現象を理解しやすくするために、光の伝播を反射する平面を描いた図を検討する必要があります。

光度のチャート

この図は、Ivが放射線源に向かう方向に依存することを示しています。これは、最大放射方向が0°となるLED電球の場合、180°方向で必要な値を測定すると、0°方向よりも小さい値が得られることを意味します。
ご覧のとおり、図では、2つの光源（黄色と赤）によって伝搬される放射線が同じ領域をカバーします。この場合、ろうそくの光と同様に、黄色の放射線が散乱します。その電力は約100cdに等しくなります。さらに、この値の値はすべての方向で同じになります。同時に、赤は方向性があります。 0°の位置では、最大値は225cdになります。この場合、0°からずれるとこの値は減少します。

SIパラメータ表記

Ivは物理的な量であるため、計算できます。このために、特別な式が使用されます。ただし、式に到達する前に、SIシステムで目的の値がどのように記述されているかを理解する必要があります。このシステムでは、値はJ（Iと表記されることもあります）として表示され、その単位はカンデラ（cd）になります。測定単位は、1 /600,000m2の断面積にわたって完全なラジエーターによって放出されたIvを反映しています。指定されたセクションに垂直な方向に向けられます。この場合、エミッターの温度は、101325Paの圧力で白金の凝固が観察されるレベルに近くなります。

ノート！カンデラを通して、残りの測光単位を決定できます。

空間内の光束は不均一に分布しているため、立体角などの概念を導入する必要があります。通常、記号で示されます。
光の強さは、寸法式が適用されるときの計算に使用されます。この場合、この値は式による光束に関連しています。このような状況では、光束はIvと立体角の積になり、放射が伝播します。
光束（Фv）は、光度と光束が伝播する立体角の積です。 Ф=I。

光束式

この式から、Фvは、1つのカンデラにIvが存在する場合に、特定の立体角（1ステラジアン）内で伝播する内部フラックスであることがわかります。

ノート！ステラジアンは、球の半径の2乗に等しい球の表面上のセクションを切り取る立体角です。

この場合、Ivと電力は光放射によって関連付けることができます。結局のところ、Fvは、特定の周波数の放射に敏感な平均的な人間の目で知覚されたときの光放射の放射のパワーを特徴付ける値としても理解されます。結果として、次の式は上記の式から導き出すことができます。

光の強さの公式

これは、LEDの例ではっきりと見られます。このような光源では、その強度は通常、消費される電力と同じです。その結果、電力消費量が多いほど、放射線レベルが高くなります。
ご覧のとおり、必要な値を計算する式はそれほど複雑ではありません。

追加の計算オプション

実際の線源から宇宙への放射線の分布は不均一になるため、Фvは線源の完全な特性として機能できなくなります。しかし、同時に、さまざまな方向への放出された放射線の分布が決定されない状況を除いてのみ。
物理学におけるФvの分布を特徴づけるために、彼らは、空間のさまざまな方向に対する光束の空間放射密度などの概念を使用します。この場合、Ivの場合、すでにおなじみの式を使用する必要がありますが、少し補足された形式です。

計算のための2番目の式

この式を使用すると、さまざまな方向で目的の値を見積もることができます。

結論

光の力は、物理学だけでなく、より平凡な日常の瞬間にも重要な位置を占めています。このパラメータは照明にとって特に重要であり、それなしでは私たちに馴染みのある世界の存在は不可能です。同時に、この値は、より好ましい技術的特性を備えた新しい照明デバイスの開発だけでなく、バックライトシステムの構成に関連する特定の計算にも使用されます。

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