Kas ir zināms par gaismas stiprumu un tā aprēķināšanas formulu
Viena no interesantākajām un strīdīgākajām parādībām mūsu pasaulē ir gaisma. Fizikai tas ir viens no daudzu aprēķinu pamatparametriem. Ar gaismas palīdzību zinātnieki cer atrast pavedienu mūsu Visuma pastāvēšanai, kā arī pavērt jaunas iespējas cilvēcei. Ikdienā liela nozīme ir arī gaismai, īpaši veidojot kvalitatīvu apgaismojumu dažādās telpās.
Viens no svarīgiem gaismas parametriem ir tās stiprums, kas raksturo šīs parādības spēku. Šis raksts tiks veltīts gaismas stiprumam un šī parametra aprēķināšanai.
Vispārīga informācija par koncepciju
Fizikā gaismas intensitāte (Iv) nozīmē gaismas plūsmas jaudu, kas noteikta noteiktā telpiskā leņķī. No šī jēdziena izriet, ka šis parametrs neapzīmē visu telpā pieejamo gaismu, bet tikai to tās daļu, kas tiek izstarota noteiktā virzienā.
Atkarībā no pieejamā starojuma avota šis parametrs palielināsies vai samazināsies. Tās izmaiņas tieši ietekmēs telpiskā leņķa vērtība.
Piezīme! Dažās situācijās gaismas intensitāte būs vienāda jebkuram leņķim. Tas ir iespējams situācijās, kad gaismas avots rada vienmērīgu telpas apgaismojumu.
Šis parametrs atspoguļo gaismas fizisko īpašību, kas padara to atšķirīgu no tādiem mērījumiem kā spilgtums, kas atspoguļo subjektīvas sajūtas. Turklāt gaismas stiprums fizikā tiek uzskatīts par spēku. Precīzāk sakot, to aprēķina kā jaudas vienību. Tajā pašā laikā jauda šeit atšķiras no ierastās koncepcijas. Šeit jauda ir atkarīga ne tikai no enerģijas, ko izstaro apgaismojuma iekārta, bet arī no tādas lietas kā viļņa garums.
Jāatzīmē, ka cilvēku jutība pret gaismas starojumu ir tieši atkarīga no viļņa garuma. Šī atkarība atspoguļojas spektrālās gaismas efektivitātes funkcijā. Šajā gadījumā pati gaismas intensitāte ir lielums, kas ir atkarīgs no gaismas efektivitātes. Pie viļņa garuma 550 nanometri (zaļš) šis parametrs saņems maksimālo vērtību. Rezultātā cilvēka acs būs vairāk vai mazāk jutīga pret gaismas plūsmu dažādos viļņu garumos.
Šī rādītāja mērvienība ir kandela (cd).
Piezīme! Starojuma stiprums, kas nāk no vienas sveces, būs aptuveni vienāds ar vienu kandelu. Aprēķinu formulai iepriekš izmantotais starptautiskais svečturis bija 1,005 cd.
Vienas sveces mirdzums
Retos gadījumos tiek izmantota novecojusi mērvienība - starptautiskā svece. Bet mūsdienu pasaulē šī daudzuma mērvienība kandela jau tiek izmantota gandrīz visur.
Fotometrisko parametru diagramma
Iv ir vissvarīgākais fotometriskais parametrs. Papildus šai vērtībai svarīgākie fotometriskie parametri ietver spilgtumu, kā arī apgaismojumu. Visas šīs četras vērtības tiek aktīvi izmantotas, veidojot apgaismojuma sistēmu visdažādākajās telpās. Bez tiem nav iespējams novērtēt nepieciešamo apgaismojuma līmeni katrai atsevišķai situācijai.
Četras svarīgākās apgaismojuma īpašības
Lai atvieglotu šīs fiziskās parādības izpratni, ir jāņem vērā diagramma, kas attēlo plakni, kas atspoguļo gaismas izplatīšanos.
Gaismas intensitātes diagramma
Diagramma parāda, ka Iv ir atkarīgs no virziena uz starojuma avotu. Tas nozīmē, ka LED spuldzei, kuras maksimālā starojuma virziens tiks pieņemts kā 0 °, tad, mērot mums nepieciešamo vērtību 180 ° virzienā, tiks iegūta mazāka vērtība nekā 0 ° virzienam.
Kā redzat, diagrammā starojums, ko izplata divi avoti (dzeltenais un sarkanais), aptvers vienādu laukumu. Šajā gadījumā dzeltenais starojums tiks izkliedēts pēc analoģijas ar sveces gaismu. Tās jauda būs aptuveni vienāda ar 100 cd. Turklāt šīs vērtības vērtība būs vienāda visos virzienos. Tajā pašā laikā sarkanā krāsa būs virziena. 0° pozīcijā tā maksimālā vērtība būs 225 cd. Šajā gadījumā šī vērtība samazināsies, ja novirze no 0°.
SI parametru apzīmējums
Tā kā Iv ir fizikāls lielums, to var aprēķināt. Šim nolūkam tiek izmantota īpaša formula. Taču pirms formulas sasniegšanas ir jāsaprot, kā SI sistēmā tiek ierakstīta vēlamā vērtība. Šajā sistēmā mūsu vērtība tiks parādīta kā J (dažreiz tā tiek apzīmēta kā I), kuras mērvienība būs kandela (cd). Mērvienība atspoguļo to Iv, ko izstaro pilna radiatora šķērsgriezuma laukums 1/600 000 m2. tiks vērsta virzienā, kas ir perpendikulārs dotajam posmam. Šajā gadījumā emitētāja temperatūra būs tuvu līmenim, kurā pie 101325 Pa spiediena tiks novērota platīna sacietēšana.
Piezīme! Caur kandelu jūs varat noteikt pārējās fotometriskās vienības.
Tā kā gaismas plūsma telpā tiek sadalīta nevienmērīgi, ir jāievieš tāds jēdziens kā cietais leņķis. Parasti to apzīmē ar simbolu .
Gaismas intensitāte tiek izmantota aprēķiniem, kad tiek piemērota izmēra formula.Šajā gadījumā šī vērtība ir saistīta ar gaismas plūsmu caur formulām. Šādā situācijā gaismas plūsma būs Iv un telpiskā leņķa reizinājums, līdz kuram izplatīsies starojums.
Gaismas plūsma (Фv) ir gaismas intensitātes un telpiskā leņķa reizinājums, kurā plūsma izplatās. Ф=I .
Gaismas plūsmas formula
No šīs formulas izriet, ka Фv ir iekšējā plūsma, kas izplatās noteiktā telpiskā leņķī (vienā steradiānā) Iv klātbūtnē vienā kandelā.
Piezīme! Steradiāns ir ciets leņķis, kas no sfēras virsmas izgriež daļu, kas ir vienāda ar šīs sfēras rādiusa kvadrātu.
Šajā gadījumā Iv un jaudu var saistīt ar gaismas starojumu. Galu galā ar Fv saprot arī vērtību, kas raksturo gaismas starojuma emisijas jaudu, kad to uztver vidusmēra cilvēka acs, kurai ir jutība pret noteiktas frekvences starojumu. Rezultātā no iepriekš minētās formulas var iegūt šādu vienādojumu:
Gaismas intensitātes formula
Tas ir skaidri redzams gaismas diožu piemērā. Šādos gaismas starojuma avotos tā stiprums parasti ir vienāds ar patērēto jaudu. Tā rezultātā, jo lielāks ir elektroenerģijas patēriņš, jo augstāks ir radiācijas līmenis.
Kā redzat, formula mums vajadzīgās vērtības aprēķināšanai nav tik sarežģīta.
Papildu aprēķinu iespējas
Tā kā no reāla avota nākošā starojuma izplatīšanās kosmosā būs nevienmērīga, tad Фv vairs nevarēs darboties kā izsmeļošs avota raksturojums. Bet tikai izņemot situāciju, kad tajā pašā laikā netiks noteikts izstarotā starojuma sadalījums dažādos virzienos.
Lai raksturotu Фv sadalījumu fizikā, viņi izmanto tādu jēdzienu kā gaismas plūsmas telpiskā starojuma blīvums dažādiem telpas virzieniem. Šajā gadījumā attiecībā uz Iv ir jāizmanto jau pazīstamā formula, bet nedaudz papildinātā formā:
Otrā aprēķina formula
Šī formula ļaus novērtēt vēlamo vērtību dažādos virzienos.
Secinājums
Gaismas spēks ieņem nozīmīgu vietu ne tikai fizikā, bet arī ikdienišķākos, sadzīviskākos brīžos. Šis parametrs ir īpaši svarīgs apgaismojumam, bez kura mums pazīstamās pasaules pastāvēšana nav iespējama. Tajā pašā laikā šī vērtība tiek izmantota ne tikai jaunu apgaismes ierīču izstrādē ar labvēlīgākiem tehniskajiem parametriem, bet arī noteiktos aprēķinos, kas saistīti ar fona apgaismojuma sistēmas organizāciju.
Ēku apgaismojums ar zemējuma lampām - pārskats par populārāko, uzstādīšanu
Bērnu lustras meiteņu istabai: atlases kritēriji