Tänään kerromme sinulle kaiken valaistuskaavasta avoimille alueille ja sisätiloihin sekä annamme valovirran suuruuden eri olosuhteissa.
Kynttilä ja pyörä
Ennen laajalle levinnyttä sähköistystä valonlähde oli aurinko, kuu, tuli ja kynttilä. Tiedemiehet pystyivät jo 1400-luvulla luomaan linssijärjestelmän valaistuksen parantamiseksi, mutta useimmat ihmiset työskentelivät ja elivät kynttilänvalossa.
Jotkut harmittivat rahaa vahavaloihin, tai tämä tapa pidentää päivää ei yksinkertaisesti ollut käytettävissä. Sitten he käyttivät vaihtoehtoisia polttoainevaihtoehtoja - öljyä, eläinrasvaa, puuta. Esimerkiksi keskikaistan venäläiset talonpojat ovat kutoneet pellavaa koko elämänsä soihdun valossa. Lukija saattaa kysyä: "Miksi tämä piti tehdä yöllä?" Loppujen lopuksi luonnonvalon kerroin päivän aikana on paljon suurempi. Tosiasia on, että päiväsaikaan talonpojan naisilla oli monia muita huolia. Lisäksi kudontaprosessi on erittäin vaivalloinen ja vaatii mielenrauhaa. Naisille oli tärkeää, ettei kukaan astu kankaalle, jotta lapset eivät sotke langat ja miehet eivät häiritsisi.
Mutta sellaiseen elämään liittyy yksi vaara: valovirta (kaavommeanna hieman alemmas) polttimesta on hyvin alhainen. Silmät jännittyivät ja naiset menettivät nopeasti näkönsä.
Valaistus ja oppiminen
Kun ekaluokkalaiset menevät kouluun ensimmäisenä syyskuuta, he odottavat ihmeitä innolla. Ne ovat vangiksi hallitsija, kukat, kaunis muoto. He ovat kiinnostuneita siitä, millainen heidän opettajansa on, kenen kanssa he istuvat saman pöydän ääressä. Ja ihminen muistaa nämä tunteet loppuelämänsä.
Mutta aikuisten pitäisi lapsiaan kouluun lähettäessään ajatella proosaisempia asioita kuin iloa tai pettymystä. Vanhemmat ja opettajat ovat huolissaan pöydän mukavuudesta, luokkahuoneen koosta, liidun laadusta ja huoneen valaistuskaavasta. Näillä indikaattoreilla on normit kaiken ikäisille lapsille. Siksi koululaisten tulee olla kiitollisia siitä, että ihmiset ovat miettineet etukäteen paitsi opetussuunnitelmaa myös asian aineellisen puolen.
Valaistus ja työ
Ei ole turhaa, että koulut tekevät tarkastuksia, joissa käytetään kaavaa luokkahuoneiden valaistuksen laskemiseksi. Kymmenen tai yhdentoista vuotiaat lapset eivät tee muuta kuin lukevat ja kirjoittavat. Sitten he tekevät läksynsä illalla, eivät taaskaan erota kynistä, muistikirjoista ja oppikirjoista. Sen jälkeen myös modernit teini-ikäiset pitävät kiinni erilaisista näytöistä. Seurauksena on, että koululapsen koko elämä liittyy näön kuormitukseen. Mutta koulu on vasta elämän alku. Lisäksi kaikki nämä ihmiset odottavat yliopistoon pääsyä ja työtä.
Jokainen työtyyppi vaatii oman valotehonsa. Laskentakaava ottaa sen aina huomioonihminen tekee 8 tuntia päivässä. Esimerkiksi kellosepän tai jalokivikauppiaan on otettava huomioon pienimmät yksityiskohdat ja värisävyt. Siksi tämän ammatin ihmisten työpaikka vaatii suuria ja kirkkaita lamppuja. Kasvitieteilijän, joka tutkii sademetsän kasveja, päinvastoin, on pysyttävä jatkuvasti hämärässä. Orkideat ja bromeliat ovat tottuneet siihen, että puiden yläkerros vie lähes kaiken auringonvalon.
Formula
Tulee suoraan valaistuskaavaan. Hänen matemaattinen lauseke näyttää tältä:
Eυ=dΦυ / dσ.
Katsotaanpa ilmausta tarkemmin. Ilmeisesti Eυ on valaistus, sitten Φυ on valovirta ja σ on pieni pintayksikkö, jolle valo putoaa. Voidaan nähdä, että E on integraaliarvo. Tämä tarkoittaa, että hyvin pienet segmentit ja palaset otetaan huomioon. Eli tutkijat laskevat yhteen kaikkien näiden pienten alueiden valaistuksen saadakseen lopullisen tuloksen. Valaistuksen yksikkö on lux. Yhden luksin fyysinen merkitys on sellainen valovirta, jota varten on yksi lumeni neliömetriä kohden. Lumen puolestaan on hyvin spesifinen arvo. Se ilmaisee pisteisotrooppisen lähteen (siis monokromaattisen valon) lähettämää valovirtaa. Tämän lähteen valovoima on yhtä suuri kuin yksi kandela yhden steradiaanin avaruuskulmaa kohden. Valaistusyksikkö on monimutkainen arvo, joka sisältää käsitteen "kandela". Viimeisen määritelmän fyysinen merkitys on seuraava: valon intensiteetti tunnetussa suunnassa lähteestä, jokalähettää monokromaattista säteilyä taajuudella 540 1012 Hz (aallonpituus on spektrin näkyvällä alueella), ja valon energiaintensiteetti on 1/683 W/sr.
Kevyet käsitteet
Tietenkin kaikki nämä käsitteet näyttävät ensi silmäyksellä pallomaiselta hevoselta tyhjiössä. Tällaisia lähteitä ei ole luonnossa. Ja tarkkaavainen lukija kysyy varmasti itseltään kysymyksen: "Miksi tämä on välttämätöntä?" Mutta fyysikoilla on tarve vertailla. Siksi heidän on otettava käyttöön tiettyjä normeja, joita on noudatettava. Valaistuksen kaava on yksinkertainen, mutta paljon voi olla epäselvää. Puretaan se.
Hakemisto "υ"
Indeksi υ tarkoittaa, että arvo ei ole aivan fotometrinen. Ja tämä johtuu siitä, että ihmisen kyvyt ovat rajalliset. Esimerkiksi silmä havaitsee vain sähkömagneettisen säteilyn näkyvän spektrin. Lisäksi ihmiset näkevät tämän asteikon keskiosan (viittaa vihreään väriin) paljon paremmin kuin reuna-alueet (punainen ja violetti). Eli itse asiassa henkilö ei havaitse 100% keltaisia tai sinisiä fotoneja. Samaan aikaan on laitteita, joissa ei ole tällaista virhettä. Pienet arvot, joita valaistuskaava toimii (esimerkiksi valovirta) ja jotka on merkitty kreikkalaisella kirjaimella "υ", on korjattu ihmisen näköä varten.
Monokromaattinen säteilygeneraattori
Perustaan, kuten edellä mainittiin, on tietynpituisten fotonien lukumääräaallot, jotka säteilevät tiettyyn suuntaan aikayksikköä kohti. Jopa kaikkein monokromaattisimmalla laserilla on jokin aallonpituusjakauma. Ja hänen on ehdottomasti oltava jotain. Tämä tarkoittaa, että fotoneja ei säteile kaikkiin suuntiin. Mutta kaavassa on sellainen asia kuin "pistevalolähde". Tämä on toinen malli, joka on suunniteltu yhdistämään tietty arvo. Eikä yhtäkään universumin esinettä voida kutsua sellaiseksi. Joten pistevalolähde on fotonigeneraattori, joka lähettää saman määrän sähkömagneettisen kentän kvantteja kaikkiin suuntiin, sen koko on yhtä suuri kuin matemaattinen piste. On kuitenkin yksi temppu, se voi tehdä todellisesta kohteesta pistelähteen: jos etäisyys, jonka fotonit saavuttavat, on erittäin suuri generaattorin kokoon verrattuna. Keskitähteemme Aurinko on siis kiekko, mutta kaukaiset tähdet ovat pisteitä.
Arbor, no, puisto
Varmasti tarkkaavainen lukija huomasi seuraavan: kirkkaana aurinkoisena päivänä avoin alue näyttää paljon valaistumm alta kuin toiselta puolelta suljettu raivaus tai nurmikko. Siksi merenranta on niin viehättävä: siellä on aina aurinkoista ja lämmintä. Mutta suurikin avohaava metsässä on pimeämpää ja kylmempää. Ja matala kaivo on huonosti valaistu kirkkaimpana päivänä. Tämä johtuu siitä, että jos ihminen näkee vain osan taivaasta, vähemmän fotoneja saavuttaa hänen silmänsä. Luonnonvalaistuskerroin lasketaan koko taiva alta tulevan valovirran suhteena näkyvään alueeseen.
Ympyrä, soikea, kulma
Kaikki nämäkäsitteet liittyvät geometriaan. Mutta nyt puhumme ilmiöstä, joka liittyy suoraan valaistuskaavaan ja siten fysiikkaan. Tähän asti oletettiin, että valo putoaa pinnalle kohtisuoraan, tiukasti alaspäin. Tämä on tietysti myös likiarvo. Tässä tilanteessa etäisyys valonlähteestä tarkoittaa valaistuksen laskua suhteessa etäisyyden neliöön. Siten tähdet, jotka ihminen näkee paljaalla silmällä taivaalla, joko sijaitsevat ei niin kaukana meistä (ne kaikki kuuluvat Linnunradan galaksiin) tai ovat erittäin kirkkaita. Mutta jos valo osuu pintaan kulmassa, asiat ovat toisin.
Ajattele taskulamppua. Se antaa pyöreän valopisteen, kun se suunnataan tiukasti kohtisuoraan seinään nähden. Jos kallistat sitä, piste muuttaa muotoaan soikeaksi. Kuten geometriasta tiedät, soikealla on suurempi pinta-ala. Ja koska taskulamppu on edelleen sama, se tarkoittaa, että valon intensiteetti on sama, mutta se on ikään kuin "siirtynyt" suurelle alueelle. Valon intensiteetti riippuu tulokulmasta kosinin lain mukaan.
Kevät, talvi, syksy
Nimi kuulostaa kauniin elokuvan nimeltä. Mutta vuodenaikojen läsnäolo riippuu suoraan kulmasta, jossa valo putoaa korkeimmassa kohdassaan planeetan pinnalla. Ja tällä hetkellä se ei koske vain maapalloa. Vuodenajat esiintyvät kaikissa aurinkokunnan esineissä, joiden pyörimisakseli on kallistettu suhteessa ekliptiikkaan (esimerkiksi Marsissa). Lukija on luultavasti jo arvannut: mitä suurempi k altevuuskulma, sitä vähemmän fotoneja pinta-alan neliökilometriä kohti sekunnissa. Jottakausi tulee olemaan kylmempää. Planeetan suurimman poikkeaman hetkellä pallonpuoliskolla vallitsee talvi, vähiten - kesä.
Luvut ja tosiasiat
Jotta et olisi perusteettomia, tässä on joitain tietoja. Varoitamme: ne kaikki ovat keskiarvoja eivätkä sovellu tiettyjen ongelmien ratkaisemiseen. Lisäksi on olemassa hakemistoja pintavalaistuksista erityyppisistä lähteistä. Niihin on parempi viitata laskelmia tehtäessä.
- Etäisyydellä Auringosta mihin tahansa avaruuden pisteeseen, joka on suunnilleen yhtä suuri kuin etäisyys Maahan, valaistus on satakolmekymmentäviisituhatta luksia.
- Planeetallamme on ilmakehä, joka absorboi osan säteilystä. Siksi maan pinta on valaistu enintään satatuhatta luksia.
- Kesän keskileveysasteet valaisevat keskipäivällä 17 000 luksia selkeällä säällä ja 15 000 luksia pilvisellä säällä.
- Täysikuun yönä valaistus on luksin kaksi kymmenesosaa. Tähtien valo kuuttomana yönä on vain yksi tai kaksi tuhannesosaa luxista.
- Kirjan lukeminen vaatii vähintään 30-50 luksia valaistusta.
- Kun ihminen katsoo elokuvaa elokuvateatterissa, valovirta on noin sata luksia. Tumimpien kohtausten ilmaisin on kahdeksankymmentä luksia, ja kuva kirkkaasta aurinkoisesta päivästä "vetää" satakaksikymmentä.
- Auringonlasku tai auringonnousu meren yllä antaa noin tuhannen luksin valaistuksen. Samaan aikaan viidenkymmenen metrin syvyydessä valaistus on noin 20 luksia. Vesi imee auringonvaloa erittäin hyvin.
