Меню

Что такое интенсивность света формула



Интенсивность света — Luminous intensity

Сила света — это мера мощности, взвешенной по длине волны, излучаемой источником света в определенном направлении на единицу телесного угла , на основе функции светимости , стандартизированной модели чувствительности человеческого глаза . СИ единица силы света является кандела (кд), AN SI базовый блок .

Фотометрия занимается измерением видимого света, воспринимаемого человеческими глазами. Человеческий глаз может видеть свет только в видимом спектре и имеет разную чувствительность к свету с разными длинами волн в пределах спектра. При адаптации к ярким условиям ( фотопическое зрение ) глаз наиболее чувствителен к зеленовато-желтому свету с длиной волны 555 нм. Свет с такой же силой излучения на других длинах волн имеет более низкую силу света. Кривая, которая измеряет реакцию человеческого глаза на свет, представляет собой определенный стандарт, известный как функция яркости . Эта кривая, обозначенная V (λ) или , основана на среднем значении сильно различающихся экспериментальных данных, полученных от ученых, использующих разные методы измерения. Например, измеренные реакции глаза на фиолетовый свет различались в десять раз. у ¯ ( λ ) <\ displaystyle \ textstyle <\ overline > (\ lambda)>

Содержание

Отношение к другим показателям

Сила света не следует путать с другой фотометрической единицей, световым потоком , который представляет собой полную воспринимаемую мощность, излучаемую во всех направлениях. Сила света — это воспринимаемая мощность на единицу телесного угла . Если лампа имеет колбу в 1 люмен и оптика лампы настроена так, чтобы равномерно фокусировать свет в пучок в 1 стерадиан , тогда сила света этого луча будет равна 1 канделе. Если бы оптику изменили, чтобы сконцентрировать луч на 1/2 стерадиана, то источник имел бы силу света 2 канделы. В результате луч становится уже и ярче, но его световой поток остается неизменным.

Сила света также отличается от силы излучения , соответствующей объективной физической величине, используемой в измерительной науке радиометрии .

Единицы

Как и другие базовые единицы СИ, кандела имеет рабочее определение — она ​​определяется описанием физического процесса, который будет производить одну канделу силы света. По определению, если создать источник света, который излучает монохроматический зеленый свет с частотой 540 ТГц и имеет интенсивность излучения 1/683 Вт на стерадиан в заданном направлении, этот источник света будет излучать одну канделу в указанном направлении. .

Частота света, используемая в определении, соответствует длине волны в вакууме 555 нм, что близко к пику реакции глаза на свет. Если бы источник излучал равномерно во всех направлениях, общий поток излучения был бы около 18,40 мВт, поскольку в сфере 4π стерадиана. Типичная свеча дает примерно одну канделу силы света.

До определения канделы в разных странах использовались различные единицы измерения силы света. Обычно они основывались на яркости пламени «стандартной свечи» определенного состава или яркости нити накаливания определенной конструкции. Одним из самых известных из этих стандартов был английский стандарт: Candlepower . Мощность одной свечи представляла собой свет, производимый чистой спермацетовой свечой, весящей одну шестую фунта и горящей со скоростью 120 гран в час. Германия, Австрия и Скандинавия использовали Hefnerkerze , устройство, основанное на мощности лампы Hefner . В 1881 году Жюль Виоль предложил Violle как единицу силы света, и она была известна как первая единица силы света, которая не зависела от свойств конкретной лампы. Все эти единицы были заменены определением канделы.

Применение

Сила света для монохроматического света с определенной длиной волны λ определяется выражением

я v знак равно 683 ⋅ у ¯ ( λ ) ⋅ я е , <\ Displaystyle I _ <\ mathrm > = 683 \ cdot <\ overline > (\ lambda) \ cdot I _ <\ mathrm >,>

Читайте также:  Пропал сигнал включен свет

I v — сила света в канделах (кд), I e — интенсивность излучения в ваттах на стерадиан (Вт / ср), у ¯ ( λ ) <\ displaystyle \ textstyle <\ overline > (\ lambda)> — стандартная функция яркости .

Если присутствует более одной длины волны (как это обычно бывает), необходимо суммировать или интегрировать по спектру имеющихся длин волн, чтобы получить силу света:

я v знак равно 683 ∫ 0 ∞ у ¯ ( λ ) ⋅ d я е ( λ ) d λ d λ . <\ displaystyle I _ <\ mathrm > = 683 \ int _ <0>^ <\ infty><\ overline > (\ lambda) \ cdot <\ frac > ( \ lambda)> > \, d \ lambda.>

Источник

Что такое интенсивность света формула

Хорошо известно, что при нагревании до определённых температур вещества начинают излучать свет: будь то вольфрамовый волосок в электрической лампочке или наше небесное светило, температура на поверхности которого составляет тысячи градусов.

Учёными было установлено, что энергия атомов носит дискретный характер и изменяется определёнными скачками, своими для каждого атома. Эти установленные возможные значения энергий атомов получили названия энергетических или квантовых уровней. Электроны, находясь на одном из высших энергетических уровней, самопроизвольно переходят на более низшие через промежуток времени порядка 10 -8 секунды. При этом самопроизвольный переход из низшего состояния в любое другое невозможен. Этот уровень называется основным, в то время, как остальные — возбуждёнными. В нормальных условиях все атомы находятся в своих основных энергетических состояниях. Для того, чтобы возбудить атом, ему необходимо сообщить некоторую энергию, причём для каждого атома существует определённая наименьшая порция энергии, переводящая из основного состояния в возбуждённое (так для водорода эта величина равна 10,1 эВ — это расстояние между его первым и вторым энергетическими уровнями).

При переходе из более высоких состояний в более низкие испускается порция энергии — фотон. Согласно формуле Планка испускаемая энергия рассчитывается так:

где h — постоянная Планка, а νnm — частота фотона при переходе из уровня n на уровень m (n>m), которую можно рассчитать через энергии этих уровней:

С ростом температуры тела излучение дополняется всё более высокими частотами. Таким образом, излучение тела, нагретого до нескольких тысяч градусов, будет представлять сплошной спектр: от инфракрасного до ультрафиолетового.

Интенсивность света

Любой источник света характеризуется своей интенсивностью — средним по времени значением величины вектора Пойнтинга:

Таким образом, интенсивность пропорциональна квадрату амплитуды колебаний электомагнитного поля:

Через значение напряжённости электрического поля её можно выразить следующим образом:

,

где — диэлектрическая постоянная, — электродинамическая постоянная (скорость света в вакууме), — показатель преломления среды, μ — магнитная проницаемость вещества, — диэлектрическая проницаемость вещества.

Моделирование источников света в виртуальных пространствах [2]

В приложениях компьютерной графики реального времени, например в компьютерных играх, выделяют три основных вида источников света:

Они лишь приближённо описывают свои аналоги в физическом мире, тем не менее в сочетании с качественными моделями затенения, например затенением по Фонгу они позволяют создавать вполне реалистичные изображения.

Ссылки

  1. Г.С. Ландсберг Элементарный учебник физики. Том 3. Колебания и волны. Оптика. Атомная и ядерная физика. — 12-е изд.. — М.: Физматлит, 2001. — 656 с. — ISBN 5-9221-0138-2
  2. Д. Роджерс Алгоритмические основы машинной графики = Procedural elements for computer graphics. — пер. с англ.. — М.: Мир, 1989. — ISBN 5-03-000476-9,0-07-053534-5 (англ.)

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое «Интенсивность света» в других словарях:

интенсивность света — сила света — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия Синонимы сила света EN light intensitylight luminous… … Справочник технического переводчика

Читайте также:  Создания света создания тьмы аудиокниг

интенсивность света — šviesos stipris statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. light intensity; luminous intensity vok. Lichtintensität, f; Lichtstärke, f rus. интенсивность света, f pranc. intensité de la lumière, f; intensité lumineuse, f … Automatikos terminų žodynas

интенсивность света — šviesos intensyvumas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. light intensity vok. Intensität des Lichtes, f; Lichtintensität, f rus. интенсивность света, f pranc. intensité de la lumière, f … Fizikos terminų žodynas

ИНТЕНСИВНОСТЬ СВЕТА — величина, пропорциональная квадрату амплитуды вектора электрич. напряжённости световой волны. В нек рых случаях, когда это не вызывает сомнений, термин И. с. используется как понятие, характеризующее распределение светового потока в пространстве… … Большой энциклопедический политехнический словарь

Интенсивность — Показатель геологической или другой природной опасности, прямо или косвенно характеризующий ее разрушительную силу Источник: Рекомендации: Рекомендации по оценке геологического риска на территории г. Москвы Смотри также родственные термины: 65… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Интенсивность — (физика) средняя мощность, переносимая волной через единичную площадку, расположенную перпендикулярно направлению распространения волны. Интенсивность света усреднённое значение модуля вектора Пойнтинга. Интенсивность звука … … Википедия

Интенсивность излучения — Облако, окутанное лучами Солнца главного источника тепла и света на Земле Источник света любой объект, излучающий энергию в световом спектре. По своей природе подразделяются на искуственные и естественные. В физике идеализированы моделями… … Википедия

интенсивность рассеяния — 3.7 интенсивность рассеяния: Интенсивность света, рассеянного наночастицами в рассеивающем объеме. Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

ИНТЕНСИВНОСТЬ ИЗЛУЧЕНИЯ — (интенсивность лучистого потока), полный поток энергии излучения, проходящий за ед. времени через единичную площадку в направлении нормали к ней и рассчитанный на ед. телесного угла. Понятие «И. и.» применяется в теории равновесного излучения, в… … Физическая энциклопедия

интенсивность источника (света) — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN source strength … Справочник технического переводчика

Источник

Что такое сила света: что важно знать об этом явлении

Как у любого физического явления, есть свои характеристики у света. И фонарик, и большой прожектор создают световой поток. Сила света — это термин, который часто встречается во многих источниках, описывающих освещение.

Что это такое

Интенсивность света — это показатель, который отображает объем световой направленной энергии в единицу времени. От силы света зависит мощность любого осветительного прибора. Но можно объяснить данное понятие и более простым языком.

Данный показатель означает, сколько света излучает источник. Однако большинство населения называет это свойство осветительных приборов яркостью. Ученые сразу скажут, что подобные названия не равноценны. Чтобы понять разницу между этими терминами, достаточно провести небольшой эксперимент.

Если взять 2 одинаковые лампы накаливания и поместить одну из них в прожектор с малым углом рассеивания, а другую включить без прожектора, то для наблюдающего за экспериментом человека более ярким будет казаться свет прожектора, хотя в действительности поток, исходящий от обоих источников будет одинаковым. Чувствительность человеческих глаз к свету зависит от длины волны данного потока.

Как и в чем измеряется

Единица светового потока обозначается 1 люмен (лм или lm), при этом 1 люмен приравнивается к световому потоку с силой в 1 канделу, излучаемую в 1 стерадиан. Яркость освещения исчисляется в кд/м².

В отличие от привычного плоского угла из геометрии, этот угол является объемным и графически будет передаваться в виде конуса. Хотя специалисты считают такое сравнение не совсем корректным.

Читайте также:  Высота света фар от земли

Лампа накаливания в 100 В имеет силу светового потока в 1380 лм, а люминесцентная лампа ЛБ 40 В – 2800 лм.

  1. Яркость люминесцентных ламп находится в промежутке от 5000 до 15000 кд/м².
  2. Яркость поверхности солнца имеет значение 2000000000 кд/м².

Знать, какой поток создает осветительный прибор, необходимо для того, чтобы правильно организовать освещение в помещении. Но часто производители не указывают данный параметр на упаковках даже ламп накаливания. Силу потока можно соотнести с мощностью осветительного прибора. Существуют специальные таблицы, где прослеживается такая зависимость. Данные в ней получены путем измерений.

Наиболее интенсивный поток света создают диодные лампы при относительно небольшой мощности. Так, светильник мощностью в 16 Вт создает поток в 1400 лм. На практике это будет означать, что данные осветители будут светить ярче.

Существует величина, которая тоже описывает освещение, – светимость. Данный показатель характеризует плотность потока, который испускает светящаяся поверхность. Измеряется светимость в Вт/м².

Полезное видео по теме:

Плотность и мощность светового потока

Физической величиной, выражающей поток, является количество мощности, падающей на поверхность. Эта величина не зависит от телесного угла. Данная характеристика учитывается при сравнении разных источников света при заданной величине мощности.

При упоминании мощности света следует учитывать, что это не мощность, которая потребляется лампочкой при работе. В этом случае под мощностью подразумевается излучение света.

Что еще важно знать

Световой поток может изменяться в зависимости от того, в какой плоскости разместить осветительный прибор. Например, расположенная на потолке лампа в люстре будет испускать поток освещения в неизменном виде в границах, определяемых плафоном. В других направлениях свет будет рассеиваться равномерно.

Также при организации освещения в помещениях следует обязательно учитывать цвет стен. Поток, отражаемый от светлых стен, будет более мощным, чем при отражении от темных поверхностей.

При правильном подходе к организации освещения можно уменьшить расходы на электричество. Достаточно лампу в 100 Вт заменить на люминесцентную в 30 Вт. Большая экономия будет наблюдаться, если для освещения использовать светодиодную лампочку в 12 Вт. При этом уровень освещенности в комнате будет примерно одинаковым.

Например, имеется помещение под гостиную с площадью в 14,5 м². Подсчитаем, какие источники света понадобятся для ее освещения.

Для данного помещения общий световой поток должен рассчитываться по формуле: 15,5 м² x 150 лк = 2325 лм. Потом подбираются светильники и лампы, исходя из этого параметра. Высчитывается необходимое их количество. Если покупаются лампы в 550 лм, потребуется 5 подобных ламп для нормального освещения помещения.

При замене простой лампочки необходимо помнить, что ватты и люмены – это разные величины. Покупая лампочку, в первую очередь необходимо обращать внимание на ее яркость и лишь потом на мощность. Если на лампочке нет необходимой маркировки, надо найти освещенность в специальной таблице (например, в Интернете).

При установке источников света в квартире или доме необходимо учитывать и конструкции светильников. Яркость свечения может изменяться со временем. Чем дольше служит лампа, тем больше яркости она теряет. У лампы накаливания исчезает до 15% потока. У люминесцентной лампы эти потери в 2 раза выше. Меньше всего яркости теряет светодиодная лампа – около 10%.

Рекомендуем посмотреть видео по теме:

В заключение

При реконструкции освещения соответствующие расчеты заказывают у специалистов. Если не сделать все правильно сразу, то в дальнейшем это будет чревато дополнительными финансовыми потерями.

Для того, чтобы правильно рассчитать расположение источников света и выбрать необходимый тип ламп, используют специальные программы.

Источник

Adblock
detector