Quelle est la luminosité d'une source lumineuse et la luminosité d'une surface réfléchissante

Pour calculer l'illumination de différentes surfaces, il est parfois très pratique de considérer les sources lumineuses comme des sources ponctuelles. Mais en réalité, il n'y a pas de sources ponctuelles de lumière, elles ont toujours une taille spécifique et leur propre forme. Une lampe, un lustre, un lampadaire, un projecteur, etc. sont réels, c'est-à-dire pas des sources lumineuses ponctuelles qui ne peuvent être caractérisées uniquement par la puissance de la lumière.

Si, par exemple, nous considérons une boule lumineuse située au loin, et la comparons avec une autre boule lumineuse, avec exactement la même intensité de lumière, mais d'un diamètre différent, il s'avère que bien que les boules créent le même éclairage à des distances égales, néanmoins pour l'observateur elles ils ont l'air différents: une boule d'un plus petit diamètre semble plus lumineuse qu'une boule plus grosse.

La raison de ce phénomène est que, bien que l'intensité lumineuse des boules soit la même, l'une d'elles a une surface rayonnante plus grande et l'autre une plus petite. Cela signifie que la puissance de la lumière émise par une zone unitaire n'est pas la même pour ces sources, et ce paramètre est évidemment plus important pour une petite boule.

Mais même si nous commençons à considérer une sorte de source de lumière à une certaine distance, alors pour nous, il importera moins la surface réelle de la surface émettrice de lumière que la zone visible, c'est-à-dire sa taille en projection sur le plan d'observation perpendiculaire à la direction de notre regard.

Ainsi, pour qu'un observateur puisse caractériser pleinement une véritable source lumineuse ayant des dimensions et une forme, il doit connaître à la fois l'intensité lumineuse de la source et la magnitude de l'intensité lumineuse par unité de surface de la surface visible de la source.

Ce rapport est appelé la luminosité L de la source de l'ensemble, et si l'intensité lumineuse est égale à I, et la zone visible est égale à s, alors la luminosité de la source lumineuse sera égale (l'intensité lumineuse peut être décrite ici à travers le flux lumineux et l'angle solide, puis la luminosité sera égale au flux lumineux émis par surface unitaire de la surface visible de la source lumineuse à l'intérieur d'un angle solide unitaire):

Dans les sources lumineuses, la luminosité de leurs différentes sections est différente: dans une lampe fluorescente, les bords de l'ampoule sont plus sombres et la flamme de la bougie est plus brillante dans le halo autour de la mèche, etc. La luminosité dépend également fortement de quel côté nous regardons la source.

Si, par exemple, vous regardez par hasard l'arc de soudage, alors dans la direction perpendiculaire à la décharge, il se révélera plus brillant que lorsque vous regardez le même arc de côté. C'est-à-dire que la luminosité caractérise la surface émettant de la lumière dans une direction sélectionnée et strictement définie. C'est une caractéristique très importante, car c'est notre luminosité qui répond à la luminosité (intensité lumineuse par unité de surface), et non à l'intensité lumineuse en soi.

L'intensité lumineuse est mesurée en candela, respectivement la luminosité - en candela par mètre carré. Une candela par mètre carré est une telle luminosité qu'un avion lumineux possède, émettant de la lumière de chaque mètre carré avec une force de 1 candela (Cd) dans la direction perpendiculaire à l'avion. Par exemple, voici les luminosités approximatives de certaines sources de lumière courantes:

En agissant sur nos yeux, les sources lumineuses peuvent être dangereuses. Si la luminosité est supérieure à 160 000 candelas par mètre carré, cela provoquera des douleurs oculaires. Pour éviter les effets nocifs de la lumière vive, l'humanité a appris diverses astuces.

Les ampoules des lampes à incandescence puissantes sont rendues opaques et de grande taille, afin de diffuser la lumière, pour la faire émettre non pas d'une petite zone du filament, mais d'une grande surface de l'ampoule ou de l'ombre. Ainsi, la luminosité est réduite à sans danger pour les yeux, et l'éclairage reste presque complètement inchangé.

Si nous parlons de surfaces réfléchissantes, telles que des murs peints, des écrans de projection, des produits décoratifs, etc., elles présentent des propriétés réfléchissantes diffuses par rapport à la source lumineuse. Cela signifie qu'ils réfléchissent partiellement la lumière incidente sur eux, et maintenant ils agissent eux-mêmes comme des sources lumineuses de luminosité moyenne, mais d'une vaste zone.

Cela joue entre nos mains, car les sources de lumière standard (lampe, lampe, bougie, lustre, lanterne) ont une luminosité importante, mais une petite surface. Pendant ce temps, la surface éclairée aura une luminosité proportionnelle à sa exposition à la lumière E, car plus le flux lumineux sur la surface réfléchissante chute, plus sa luminosité sera élevée.

Et la luminosité de cette surface sera proportionnelle à son albédo r (du latin albus - blanc) - la caractéristique de la réflectivité diffuse de la surface. Plus l'albédo r est grand, c'est-à-dire la plus grande partie du flux lumineux incident diffusé par la surface, plus la luminosité d'une telle surface est grande.

Ainsi, la luminosité de la surface éclairée est proportionnelle au produit de l'albédo et de l'illumination, et dans différentes directions, la luminosité sera différente - en fonction du modèle de diffusion de la surface éclairée.

Si la surface diffuse uniformément la lumière incidente sur elle, la luminosité dans n'importe quelle direction est calculée tout simplement. Si le diagramme de diffusion est complexe, le calcul de la luminosité deviendra une tâche assez compliquée.

Pour une diffusion uniforme, il suffit d'utiliser la formule (éclairage - en lux, luminosité - candelas par mètre carré):

Supposons qu'il y ait un écran de projection avec un albédo de 0,8 et que l'éclairage soit de 60 Lux, alors la luminosité sera de 0,8 * 60 / 3,14 = 15,3 candela par mètre carré. Voici des exemples de surfaces très courantes et de leur luminosité:

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