Ce se știe despre puterea luminii și formula de calcul a acesteia

Unul dintre cele mai interesante și controversate fenomene ale lumii noastre este lumina. Pentru fizică, acesta este unul dintre parametrii fundamentali ai numeroaselor calcule. Cu ajutorul luminii, oamenii de știință speră să găsească un indiciu asupra existenței universului nostru, precum și să deschidă noi oportunități pentru umanitate. În viața de zi cu zi, lumina este, de asemenea, de mare importanță, mai ales atunci când se creează un iluminat de înaltă calitate în diferite încăperi.

Unul dintre parametrii importanți ai luminii este puterea sa, care caracterizează puterea acestui fenomen. Acest articol îi va fi dedicat puterii luminii și calculului acestui parametru.

Informații generale despre concept

În fizică, intensitatea luminoasă (Iv) înseamnă puterea fluxului luminos, determinată într-un unghi solid specific. Din acest concept rezultă că acest parametru nu înseamnă toată lumina disponibilă în spațiu, ci doar acea parte a acesteia care este emisă într-o anumită direcție.

În funcție de sursa de radiație disponibilă, acest parametru va crește sau scade. Modificările sale vor fi direct afectate de valoarea unghiului solid.

Notă! În unele situații, intensitatea luminii va fi aceeași pentru orice unghi. Acest lucru este posibil în situațiile în care sursa de lumină creează o iluminare uniformă a spațiului.

Acest parametru reflectă proprietatea fizică a luminii, ceea ce o face diferită de măsurători precum luminozitatea, care reflectă senzațiile subiective. În plus, puterea luminii în fizică este considerată putere. Pentru a fi mai precis, este estimat ca unitate de putere. În același timp, puterea aici diferă de conceptul ei obișnuit. Aici, puterea depinde nu numai de energia pe care o emite instalația de iluminat, ci și de lungimea de undă.
Trebuie remarcat faptul că sensibilitatea oamenilor la radiațiile luminoase depinde direct de lungimea de undă. Această dependență se reflectă într-o funcție a eficienței luminoase spectrale. În acest caz, intensitatea luminoasă în sine este o mărime dependentă de eficiența luminoasă. La o lungime de undă de 550 nanometri (verde), acest parametru își va lua valoarea maximă. Ca urmare, ochiul uman va fi mai mult sau mai puțin sensibil la fluxul de lumină la diferite lungimi de undă.
Unitatea de măsură pentru acest indicator este candela (cd).

Notă! Puterea radiației care vine de la o lumânare va fi aproximativ egală cu o candela. Sfeșnicul internațional utilizat anterior pentru formula de calcul a fost de 1,005 cd.

Strălucirea unei lumânări

În cazuri rare, se folosește o unitate de măsură învechită - lumânarea internațională. Dar în lumea modernă, unitatea de măsură pentru această cantitate, candela, este deja folosită aproape peste tot.

Diagrama parametrilor fotometrici

Iv este cel mai important parametru fotometric. Pe lângă această valoare, cei mai importanți parametri fotometrici includ luminozitatea, precum și iluminarea. Toate aceste patru valori sunt utilizate în mod activ atunci când se creează un sistem de iluminat într-o mare varietate de încăperi. Fără ele, este imposibil să se estimeze nivelul necesar de iluminare pentru fiecare situație individuală.

Cele mai importante patru caracteristici de iluminare

Pentru ușurința înțelegerii acestui fenomen fizic, este necesar să se ia în considerare o diagramă care ilustrează un plan care reflectă propagarea luminii.

Tabel pentru intensitatea luminii

Diagrama arată că Iv depinde de direcția către sursa de radiație. Aceasta înseamnă că pentru un bec LED, pentru care direcția de radiație maximă va fi luată ca 0 °, atunci când măsurăm valoarea de care avem nevoie în direcția de 180 °, se va obține o valoare mai mică decât pentru direcția de 0 °.
După cum puteți vedea, în diagramă, radiația care este propagată de două surse (galben și roșu) va acoperi o zonă egală. În acest caz, radiația galbenă va fi împrăștiată, prin analogie cu lumina unei lumânări. Puterea sa va fi aproximativ egală cu 100 cd. Mai mult, valoarea acestei valori va fi aceeași în toate direcțiile. În același timp, roșul va fi direcțional. În poziția 0°, va avea o valoare maximă de 225 cd. În acest caz, această valoare va scădea în cazul abaterii de la 0°.

Notarea parametrilor SI

Deoarece Iv este o mărime fizică, poate fi calculată. Pentru aceasta, se folosește o formulă specială. Dar înainte de a ajunge la formulă, este necesar să înțelegem cum este scrisă valoarea dorită în sistemul SI. În acest sistem, valoarea noastră va fi afișată ca J (uneori este notat cu I), a cărei unitate va fi candela (cd). Unitatea de măsură reflectă acel Iv emis de un radiator plin pe o suprafață a secțiunii transversale de 1/600.000 m2. va fi îndreptată într-o direcție perpendiculară pe secțiunea dată. În acest caz, temperatura emițătorului va fi apropiată de nivelul la care, la o presiune de 101325 Pa, se va observa solidificarea platinei.

Notă! Prin candela, puteți determina restul unităților fotometrice.

Deoarece fluxul de lumină în spațiu este distribuit inegal, este necesar să se introducă un astfel de concept ca un unghi solid. Este de obicei notat cu simbolul .
Intensitatea luminii este utilizată pentru calcule atunci când se aplică formula dimensiunii.În acest caz, această valoare este legată de fluxul luminos prin formule. Într-o astfel de situație, fluxul luminos va fi produsul lui Iv și unghiul solid, la care se va propaga radiația.
Fluxul luminos (Фv) este produsul dintre intensitatea luminoasă și unghiul solid în care se propagă fluxul. Ф=I .

Formula fluxului luminos

Din această formulă rezultă că Фv este fluxul intern propagat într-un unghi solid specific (un steradian) în prezența lui Iv într-o candela.

Notă! Un steradian este un unghi solid care decupează o secțiune pe suprafața unei sfere care este egală cu pătratul razei acestei sfere.

În acest caz, Iv și puterea pot fi legate prin radiația luminoasă. La urma urmei, Fv este înțeles și ca o valoare care caracterizează puterea de emisie a radiației luminoase atunci când este percepută de ochiul uman mediu, care are sensibilitate la radiații de o anumită frecvență. Ca rezultat, următoarea ecuație poate fi derivată din formula de mai sus:

Formula pentru intensitatea luminii

Acest lucru se vede clar în exemplul LED-urilor. În astfel de surse de radiație luminoasă, puterea sa este de obicei egală cu puterea consumată. Ca urmare, cu cât consumul de energie electrică este mai mare, cu atât nivelul de radiație este mai mare.
După cum puteți vedea, formula pentru calcularea valorii de care avem nevoie nu este atât de complicată.

Opțiuni suplimentare de calcul

Deoarece distribuția radiației provenite de la o sursă reală în spațiu va fi neuniformă, atunci Фv nu va mai putea acționa ca o caracteristică exhaustivă a sursei. Dar numai cu excepția situației în care, în același timp, nu se va determina distribuția radiațiilor emise în diverse direcții.
Pentru a caracteriza distribuția Фv în fizică, ei folosesc un concept precum densitatea de radiație spațială a fluxului de lumină pentru diferite direcții ale spațiului. În acest caz, pentru Iv, este necesar să folosiți formula deja familiară, dar într-o formă ușor completată:

A doua formulă de calcul

Această formulă vă va permite să estimați valoarea dorită în diferite direcții.

Concluzie

Puterea luminii ocupă un loc important nu numai în fizică, ci și în momentele mai banale, de zi cu zi. Acest parametru este deosebit de important pentru iluminare, fără de care existența lumii cunoscute nouă este imposibilă. În același timp, această valoare este utilizată nu numai în dezvoltarea de noi dispozitive de iluminat cu caracteristici tehnice mai favorabile, ci și în anumite calcule legate de organizarea sistemului de iluminare de fundal.

Iluminarea clădirilor cu lămpi de sol - o prezentare generală a celei mai populare instalații
Candelabre pentru copii pentru camera unei fete: criterii de selecție