Jaka jest jasność źródła światła i jasność powierzchni odbijającej

Aby obliczyć oświetlenie różnych powierzchni, czasami bardzo wygodnie jest rozważyć źródła światła jako źródła punktowe. Ale w rzeczywistości nie ma punktowych źródeł światła, zawsze mają określony rozmiar i własny kształt. Lampa, żyrandol, lampa podłogowa, reflektor itp. Są prawdziwe, to znaczy nie są punktowymi źródłami światła, których nie można scharakteryzować jedynie siłą światła.

Jeśli na przykład weźmiemy pod uwagę świecącą kulę znajdującą się w odległości i porównamy ją z inną świetlną kulą o dokładnie takiej samej intensywności światła, ale o innej średnicy, okazuje się, że chociaż kule tworzą takie samo oświetlenie w równych odległościach, to jednak dla obserwatora wyglądają inaczej: kula o mniejszej średnicy wygląda jaśniej niż kula większa.

Powodem tego zjawiska jest to, że chociaż natężenie światła kulek jest takie samo, jedna z nich ma większą powierzchnię promieniującą, a druga ma mniejszą. Oznacza to, że moc światła emitowanego z pola jednostkowego nie jest taka sama dla tych źródeł, a ten parametr jest oczywiście większy dla małej kulki.

Ale nawet jeśli zaczniemy rozważać jakieś źródło światła z pewnej odległości, to dla nas nie będzie to miało znaczenia tak bardzo rzeczywisty obszar powierzchni emitującej światło, jak obszar widzialny, to znaczy jego rozmiar w rzucie na płaszczyznę obserwacji prostopadłą do kierunku naszego wzroku.

Zatem, aby obserwator mógł w pełni scharakteryzować prawdziwe źródło światła o wymiarach i kształcie, musi znać zarówno natężenie światła źródła, jak i wielkość natężenia światła na jednostkę powierzchni widzialnej powierzchni źródła.

Ten stosunek nazywa się jasnością L źródła zestawu, a jeśli natężenie światła jest równe I, a obszar widzialny jest równy s, wówczas jasność źródła światła będzie równa (natężenie światła można opisać tutaj poprzez strumień światła i kąt stały, wówczas jasność będzie równa strumieniowi światła emitowanemu z powierzchnia jednostki widocznej powierzchni źródła światła wewnątrz bryły kątowej):

W źródłach światła jasność ich różnych sekcji jest inna: w lampie fluorescencyjnej krawędzie żarówki są ciemniejsze, a płomień świecy jest jaśniejszy w aureoli wokół knota itp. Jasność silnie zależy również od tego, po której stronie patrzymy na źródło.

Jeśli na przykład spojrzysz na łuk spawalniczy przypadkowo, wówczas w kierunku prostopadłym do wyładowania okaże się jaśniejszy niż patrząc na ten sam łuk z boku. Oznacza to, że jasność charakteryzuje powierzchnię emitującą światło w wybranym, ściśle określonym kierunku. Jest to bardzo ważna cecha, ponieważ to nasza jasność reaguje na jasność (natężenie światła na jednostkę powierzchni), a nie na natężenie światła per se.

Światłość mierzona jest w kandelach, odpowiednio jasności - w kandelach na metr kwadratowy. Jedna kandela na metr kwadratowy to taka jasność, jaką posiada płaszczyzna świetlna, emitująca światło z każdego metra kwadratowego z siłą 1 kandeli (Cd) w kierunku prostopadłym do płaszczyzny. Oto na przykład przybliżone jasności niektórych popularnych źródeł światła:

Na skutek działania na nasze oczy źródła światła mogą być niebezpieczne. Jeśli jasność przekracza 160 000 kandeli na metr kwadratowy, spowoduje ból w oku. Aby uniknąć szkodliwych skutków jasnego światła, ludzkość nauczyła się różnych sztuczek.

Żarówki potężnych żarówek są nieprzezroczyste i mają duże rozmiary, aby rozproszyć światło, aby emitowało je nie z małej powierzchni żarnika, ale z dużej powierzchni żarówki lub klosza. Tak więc jasność jest zmniejszona do bezpiecznej dla oczu, a oświetlenie pozostaje prawie całkowicie niezmienione.

Jeśli mówimy o powierzchniach odblaskowych, takich jak pomalowane ściany, ekrany projekcyjne, produkty dekoracyjne itp., Wykazują one rozproszone właściwości odblaskowe w odniesieniu do źródła światła. Oznacza to, że częściowo odbijają padające na nie światło, a teraz sami działają jako źródła światła o średniej jasności, ale na dużym obszarze.

To działa w nasze ręce, ponieważ standardowe źródła światła (lampa, lampa, świeca, żyrandol, latarnia) mają znaczną jasność, ale niewielką powierzchnię. Tymczasem oświetlana powierzchnia będzie miała jasność proporcjonalną do niej ekspozycja na światło E, ponieważ im większy strumień świetlny na powierzchni odbijającej spada, tym wyższa będzie jego jasność.

A jasność tej powierzchni będzie proporcjonalna do jej albedo r (od łacińskiego albus - biały) - charakterystycznego dla rozproszonego odbicia powierzchni. Im większy albedo r, czyli większa część padającego strumienia światła rozproszonego przez powierzchnię, tym większa jasność takiej powierzchni.

Tak więc jasność oświetlanej powierzchni jest proporcjonalna do iloczynu albedo i iluminacji, aw różnych kierunkach jasność będzie różna - w zależności od wzoru rozproszenia oświetlonej powierzchni.

Jeśli powierzchnia równomiernie rozprasza padające na nią światło, wówczas jasność w dowolnym kierunku jest obliczana po prostu. Jeśli schemat rozproszenia jest złożony, obliczenie jasności zmieni się w dość skomplikowane zadanie.

Do równomiernego rozproszenia wystarczy użyć formuły (oświetlenie - w luksach, jasność - kandel na metr kwadratowy):

Załóżmy, że jest ekran projekcyjny z albedo 0,8, a oświetlenie wynosi 60 luksów, wówczas jasność wyniesie 0,8 * 60 / 3,14 = 15,3 kandeli na metr kwadratowy. Oto przykłady bardzo powszechnych powierzchni i ich jasności:

Zobacz także z nami:

Rodzaje lamp elektrycznych - które są lepsze i jaka jest różnica

Skuteczność świetlna różnych rodzajów lamp

Jak wybrać lampę LED według mocy