Šodien mēs jums pastāstīsim visu par apgaismojuma formulu atklātām zonām un iekštelpām, kā arī norādīsim gaismas plūsmas lielumu dažādos apstākļos.
Svece un griežamais ritenis
Pirms plašās elektrifikācijas gaismas avots bija saule, mēness, uguns un svece. Zinātnieki jau piecpadsmitajā gadsimtā spēja izveidot lēcu sistēmu, lai uzlabotu apgaismojumu, taču lielākā daļa cilvēku strādāja un dzīvoja sveču gaismā.
Dažiem bija žēl tērēt naudu vaska gaismām, vai arī šāds veids, kā pagarināt dienu, vienkārši nebija pieejams. Tad viņi izmantoja alternatīvas degvielas iespējas - eļļu, dzīvnieku taukus, koksni. Piemēram, vidējās joslas krievu zemnieces visu mūžu audušas linus lāpas gaismā. Lasītājs var jautāt: "Kāpēc tas bija jādara naktī?" Galu galā dabiskā apgaismojuma koeficients dienas laikā ir daudz lielāks. Fakts ir tāds, ka dienas laikā zemnieku sievietēm bija daudz citu rūpju. Turklāt aušanas process ir ļoti rūpīgs un prasa sirdsmieru. Sievietēm bija svarīgi, lai neviens neuzkāptu uz audekla, lai bērni nesajauktu pavedienus, bet vīrieši nenovērstu uzmanību.
Bet ar šādu dzīvi pastāv viens apdraudējums: gaismas plūsma (mēs formulējamdot nedaudz zemāk) no lāpas ir ļoti zems. Acis bija saspringtas, un sievietes ātri zaudēja redzi.
Apgaismojums un mācīšanās
Kad pirmklasnieki pirmajā septembrī dodas uz skolu, viņi ar sajūsmu gaida brīnumus. Tos notver lineāls, ziedi, skaista forma. Viņus interesē, kāds būs viņu skolotājs, ar kuru viņi sēdēs pie viena galda. Un šīs sajūtas cilvēks atceras visu mūžu.
Bet pieaugušajiem, sūtot bērnus uz skolu, jādomā par prozaiskākām lietām, nevis par prieku vai vilšanos. Vecāki un skolotāji ir nobažījušies par rakstāmgalda komfortu, klases lielumu, krīta kvalitāti un apgaismojuma formulu telpā. Šiem rādītājiem ir normas visu vecumu bērniem. Tāpēc skolēniem jābūt pateicīgiem, ka cilvēki jau iepriekš ir pārdomājuši ne tikai mācību programmu, bet arī jautājuma materiālo pusi.
Apgaismojums un darbs
Ne velti skolās tiek veiktas pārbaudes, kurās tiek piemērota klašu telpu apgaismojuma aprēķināšanas formula. Desmit vai vienpadsmit gadus veci bērni nedara neko citu kā tikai lasa un raksta. Pēc tam viņi vakarā pilda mājasdarbus, atkal nešķiroties no pildspalvām, burtnīcām un mācību grāmatām. Pēc tam arī mūsdienu pusaudži pieturas pie dažādiem ekrāniem. Tā rezultātā visa skolēna dzīve ir saistīta ar redzes slodzi. Bet skola ir tikai dzīves sākums. Turklāt visi šie cilvēki gaida universitāti un darbu.
Katram darba veidam ir nepieciešama sava gaismas atdeve. Aprēķina formulā tas vienmēr tiek ņemts vērācilvēks dara 8 stundas dienā. Piemēram, pulksteņmeistaram vai juvelierim ir jāņem vērā mazākās detaļas un krāsu toņi. Tāpēc šīs profesijas cilvēku darba vietai ir nepieciešamas lielas un spilgtas lampas. Gluži pretēji, botāniķim, kurš pēta lietus meža augus, pastāvīgi jāuzturas krēslā. Orhidejas un bromēliādes ir pieradušas pie tā, ka koku augšējais slānis aizņem gandrīz visu saules gaismu.
Formula
Tieši pie apgaismojuma formulas. Viņas matemātiskā izteiksme izskatās šādi:
Eυ=dΦυ / dσ.
Apskatīsim izteiksmi tuvāk. Acīmredzot Eυ ir apgaismojums, tad Φυ ir gaismas plūsma, un σ ir neliela laukuma vienība, uz kuras plūsma krīt. Var redzēt, ka E ir neatņemama vērtība. Tas nozīmē, ka tiek ņemti vērā ļoti mazi segmenti un gabali. Tas ir, zinātnieki apkopo visu šo mazo laukumu apgaismojumu, lai iegūtu gala rezultātu. Apgaismojuma mērvienība ir lukss. Viena luksa fiziskā nozīme ir tāda gaismas plūsma, kurai ir viens lūmens uz kvadrātmetru. Lumens savukārt ir ļoti specifiska vērtība. Tas apzīmē gaismas plūsmu, ko izstaro punktveida izotrops avots (tātad monohromatiskā gaisma). Šī avota gaismas intensitāte ir vienāda ar vienu kandelu uz viena steradiāna telpisko leņķi. Apgaismojuma mērvienība ir sarežģīta vērtība, kas ietver jēdzienu "kandela". Pēdējās definīcijas fiziskā nozīme ir šāda: gaismas intensitāte zināmā virzienā no avota, kasizstaro monohromatisku starojumu ar frekvenci 540 1012 Hz (viļņa garums atrodas spektra redzamajā apgabalā), un gaismas enerģijas intensitāte ir 1/683 W/sr.
Vieglas koncepcijas
Protams, visi šie jēdzieni no pirmā acu uzmetiena izskatās kā sfērisks zirgs vakuumā. Dabā šādi avoti nepastāv. Un uzmanīgs lasītājs noteikti uzdos sev jautājumu: "Kāpēc tas ir vajadzīgs?" Bet fiziķiem ir jāsalīdzina. Tāpēc viņiem ir jāievieš noteiktas normas, pēc kurām jāvadās. Apgaismojuma formula ir vienkārša, taču daudz kas var būt neskaidrs. Sadalīsim to.
Indekss "υ"
Indekss υ nozīmē, ka vērtība nav gluži fotometriska. Un tas ir saistīts ar faktu, ka cilvēka iespējas ir ierobežotas. Piemēram, acs uztver tikai redzamo elektromagnētiskā starojuma spektru. Turklāt cilvēki redz šīs skalas centrālo daļu (attiecas uz zaļo krāsu) daudz labāk nekā marginālās zonas (sarkanā un purpursarkanā). Tas ir, patiesībā cilvēks neuztver 100% dzeltenās vai zilās krāsas fotonus. Tajā pašā laikā ir ierīces, kurām šādas kļūdas nav. Samazinātās vērtības, uz kurām darbojas apgaismojuma formula (piemēram, gaismas plūsma) un kas apzīmētas ar grieķu burtu "υ", ir koriģētas cilvēka redzei.
Monohromatiskā starojuma ģenerators
Pamatā, kā minēts iepriekš, ir noteikta garuma fotonu skaitsviļņi, kas tiek izstaroti noteiktā virzienā laika vienībā. Pat monohromatiskākajam lāzeram ir zināms viļņa garuma sadalījums. Un viņam noteikti kaut kas ir jāķeras pie lietas. Tas nozīmē, ka fotoni netiek izstaroti visos virzienos. Bet formulā ir tāda lieta kā "punktveida gaismas avots". Šis ir vēl viens modelis, kas paredzēts noteiktas vērtības apvienošanai. Un tā nevar nosaukt nevienu Visuma objektu. Tātad punktveida gaismas avots ir fotonu ģenerators, kas visos virzienos izstaro vienādu skaitu elektromagnētiskā lauka kvantu, tā izmērs ir vienāds ar matemātisko punktu. Tomēr ir viens triks, tas var padarīt reālu objektu par punktveida avotu: ja attālums, kuru sasniedz fotoni, ir ļoti liels, salīdzinot ar ģeneratora izmēru. Tādējādi mūsu centrālā zvaigzne Saule ir disks, bet attālās zvaigznes ir punkti.
Lapene, nu, parks
Kāds vērīgs lasītājs noteikti pamanīja sekojošo: spoži saulainā dienā atklāta vieta šķiet daudz apgaismotāka nekā no vienas puses aizvērts izcirtums vai zāliens. Tāpēc jūrmala ir tik pievilcīga: tur vienmēr ir saulains un silts. Bet pat lielā izcirtumā mežā ir tumšāks un vēsāks. Un sekla aka ir slikti apgaismota gaišākajā dienā. Tas ir tāpēc, ka, ja cilvēks redz tikai daļu no debesīm, mazāk fotonu sasniedz viņa aci. Dabiskā apgaismojuma koeficientu aprēķina kā visu debesu gaismas plūsmas attiecību pret redzamo laukumu.
Aplis, ovāls, leņķis
Tas vissjēdzieni ir saistīti ar ģeometriju. Bet tagad mēs runāsim par parādību, kas ir tieši saistīta ar apgaismojuma formulu un līdz ar to arī fiziku. Līdz šim tika pieņemts, ka gaisma uz virsmas krīt perpendikulāri, stingri uz leju. Tas, protams, arī ir tuvinājums. Saskaņā ar šo nosacījumu attālums no gaismas avota nozīmē apgaismojuma samazināšanos proporcionāli attāluma kvadrātam. Tādējādi zvaigznes, kuras cilvēks redz debesīs ar neapbruņotu aci, atrodas vai nu netālu no mums (tās visas pieder Piena Ceļa galaktikai), vai arī ir ļoti spilgtas. Bet, ja gaisma saskaras ar virsmu slīpā leņķī, lietas ir atšķirīgas.
Padomājiet par lukturīti. Tas nodrošina apaļu gaismas punktu, ja tas ir vērsts stingri perpendikulāri sienai. Ja jūs to noliecat, vieta mainīs formu uz ovālu. Kā jūs zināt no ģeometrijas, ovālam ir lielāka platība. Un tā kā lukturītis joprojām ir tas pats, tas nozīmē, ka gaismas intensitāte ir tāda pati, bet tā ir it kā “izsmērēta” lielā laukumā. Gaismas intensitāte ir atkarīga no krišanas leņķa saskaņā ar kosinusa likumu.
Pavasaris, ziema, rudens
Nosaukums izklausās pēc skaistas filmas nosaukuma. Bet gadalaiku klātbūtne ir tieši atkarīga no leņķa, kādā gaisma nokrīt visaugstākajā planētas virsmas punktā. Un šobrīd runa nav tikai par Zemi. Gadalaiki pastāv uz jebkura Saules sistēmas objekta, kura rotācijas ass ir noliekta attiecībā pret ekliptiku (piemēram, uz Marsa). Lasītājs droši vien jau ir uzminējis: jo lielāks slīpuma leņķis, jo mazāk fotonu uz virsmas kvadrātkilometru sekundē. Tā kasezona būs aukstāka. Puslodes planētas lielākās novirzes brīdī valda ziema, vismazākajā brīdī - vasara.
Skaitļi un fakti
Lai nebūtu nepamatoti, šeit ir daži dati. Brīdinām: tie visi ir aprēķināti vidēji un nav piemēroti konkrētu problēmu risināšanai. Turklāt ir dažādu veidu avotu apgaismojuma katalogi. Veicot aprēķinus, labāk atsaukties uz tiem.
- Attālumā no Saules līdz jebkuram kosmosa punktam, kas ir aptuveni vienāds ar attālumu līdz Zemei, apgaismojums ir simts trīsdesmit pieci tūkstoši luksu.
- Mūsu planētai ir atmosfēra, kas absorbē daļu starojuma. Tāpēc zemes virsma tiek apgaismota ar maksimumu simts tūkstošu luksu.
- Vasaras vidējos platuma grādus pusdienlaikā skaidrā laikā apgaismo par septiņpadsmit tūkstošiem luksu, bet mākoņainā laikā – par piecpadsmit tūkstošiem luksu.
- Pilnmēness naktī apgaismojums ir divas luksa desmitdaļas. Zvaigžņu gaisma bezmēness naktī ir tikai viena vai divas tūkstošdaļas no luksa.
- Grāmatas lasīšanai nepieciešams vismaz trīsdesmit līdz piecdesmit luksu apgaismojums.
- Kad cilvēks skatās filmu kinoteātrī, gaismas plūsma ir aptuveni simts luksi. Tumšākajām ainām būs astoņdesmit luksu indikators, un spilgtas saulainās dienas attēls “vilks” simt divdesmit.
- Saulriets vai saullēkts virs jūras sniegs aptuveni tūkstoš luksu apgaismojumu. Tajā pašā laikā piecdesmit metru dziļumā apgaismojums būs aptuveni 20 luksi. Ūdens ļoti labi absorbē saules gaismu.
