ความสว่างของแหล่งกำเนิดแสงคืออะไรและความสว่างของพื้นผิวสะท้อนแสง

ในการคำนวณความสว่างของพื้นผิวต่างๆบางครั้งก็สะดวกมากที่จะพิจารณาแหล่งกำเนิดแสงเป็นแหล่งกำเนิดของจุด แต่ในความเป็นจริงไม่มีแหล่งกำเนิดแสงพวกมันมีขนาดเฉพาะและรูปร่างของตัวเองอยู่เสมอ โคมไฟ, โคมระย้า, โคมไฟตั้งพื้น, ไฟฉาย, ฯลฯ เป็นของจริงนั่นคือไม่ใช่แหล่งกำเนิดแสงที่ไม่สามารถจำแนกได้ด้วยพลังของแสงเท่านั้น

ยกตัวอย่างเช่นถ้าเราพิจารณาลูกบอลเรืองแสงที่อยู่ในระยะทางและเปรียบเทียบกับลูกบอลเรืองแสงอื่นที่มีความเข้มของแสงเท่ากัน แต่มีเส้นผ่านศูนย์กลางแตกต่างกันปรากฎว่าแม้ว่าลูกบอลจะสร้างแสงเดียวกันในระยะเท่ากัน แต่สำหรับผู้สังเกตการณ์ พวกมันดูต่างออกไป: ลูกบอลที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กกว่าจะดูสว่างกว่าลูกบอลที่มีขนาดใหญ่กว่า

เหตุผลสำหรับปรากฏการณ์นี้คือแม้ว่าความเข้มของการส่องสว่างของลูกบอลจะเท่ากัน แต่หนึ่งในนั้นมีพื้นผิวที่แผ่กว้างกว่าและอีกอันมีขนาดที่เล็กกว่า ซึ่งหมายความว่าพลังของแสงที่ปล่อยออกมาจากพื้นที่หน่วยไม่เหมือนกันสำหรับแหล่งเหล่านี้และพารามิเตอร์นี้มีขนาดใหญ่ขึ้นอย่างชัดเจนสำหรับลูกบอลขนาดเล็ก

แต่แม้ว่าเราจะเริ่มพิจารณาแหล่งกำเนิดแสงบางประเภทจากระยะไกลจากนั้นสำหรับเรามันจะไม่สำคัญว่าพื้นที่จริงของพื้นผิวเปล่งแสงเป็นพื้นที่ที่มองเห็นได้มากขนาดของมันในการฉายลงบนระนาบการสังเกตตั้งฉากกับทิศทางของสายตาของเรา

ดังนั้นเพื่อให้ผู้สังเกตการณ์ระบุลักษณะของแหล่งกำเนิดแสงจริงที่มีขนาดและรูปร่างอย่างสมบูรณ์เขาจำเป็นต้องรู้ทั้งความเข้มของแสงของแหล่งกำเนิดและขนาดของความเข้มของแสงต่อหน่วยพื้นที่ของพื้นผิวที่มองเห็นของแหล่งกำเนิด

อัตราส่วนนี้เรียกว่าความสว่าง L ของแหล่งกำเนิดของชุดและถ้าความเข้มของแสงเท่ากับ I และพื้นที่ที่มองเห็นเท่ากับ s ความสว่างของแหล่งกำเนิดแสงจะเท่ากัน (ความเข้มของแสงสามารถอธิบายได้ที่นี่ผ่านฟลักซ์แสงและมุมที่เป็นของแข็ง พื้นที่หน่วยของพื้นผิวที่มองเห็นได้ของแหล่งกำเนิดแสงภายในหน่วยมุมแข็ง):

ในแหล่งกำเนิดแสงความสว่างของส่วนต่าง ๆ ของมันจะแตกต่างกัน: ในหลอดฟลูออเรสเซนต์ขอบของหลอดไฟจะเข้มกว่าและเปลวไฟของเทียนจะสว่างกว่าในรัศมีรอบไส้ตะเกียงเป็นต้นความสว่างนั้นขึ้นอยู่กับด้านที่เรามองด้วย

ยกตัวอย่างเช่นถ้าคุณมองอาร์คเชื่อมโดยบังเอิญในทิศทางที่ตั้งฉากกับการคายประจุมันจะดูสว่างกว่าเมื่อมองอาร์คเดียวกันจากด้านข้าง นั่นคือความสว่างจะกำหนดลักษณะของแสงเปล่งพื้นผิวในทิศทางที่กำหนดไว้อย่างเคร่งครัด นี่เป็นคุณลักษณะที่สำคัญมากเพราะเป็นความสว่างของเราที่ตอบสนองต่อความสว่าง (ความเข้มการส่องสว่างต่อหน่วยพื้นที่) และไม่ให้ความเข้มการส่องสว่างต่อ se

ความเข้มของแสงจะวัดเป็นแคนเดลาตามลำดับความสว่าง - เป็นแคนเดลาต่อตารางเมตร แคนเดลาหนึ่งลูกต่อตารางเมตรคือความสว่างที่ระนาบที่ส่องสว่างมีแสงส่องออกมาจากแต่ละตารางเมตรด้วยแรง 1 แคนเดลา (Cd) ในทิศทางตั้งฉากกับระนาบ ตัวอย่างเช่นนี่คือความสว่างโดยประมาณของแหล่งกำเนิดแสงทั่วไป:

เมื่อมองด้วยตาของเราแหล่งแสงอาจเป็นอันตรายได้ หากความสว่างมากกว่า 160,000 candelas ต่อตารางเมตรจะทำให้เกิดอาการปวดตา เพื่อหลีกเลี่ยงอันตรายจากแสงจ้ามนุษย์ได้เรียนรู้เทคนิคต่าง ๆ

หลอดไฟของหลอดไส้ที่ทรงพลังนั้นทำจากทึบแสงและมีขนาดใหญ่เพื่อที่จะกระจายแสงเพื่อทำให้มันไม่ได้ถูกปล่อยออกมาจากพื้นที่เล็ก ๆ ของใย แต่จากพื้นที่ผิวขนาดใหญ่ของหลอดหรือที่ร่ม ดังนั้นความสว่างจะลดลงเพื่อความปลอดภัยสำหรับดวงตาและความสว่างยังคงไม่เปลี่ยนแปลงเกือบทั้งหมด

หากเราพูดถึงพื้นผิวที่มีการสะท้อนเช่นผนังทาสีหน้าจอการฉายผลิตภัณฑ์ตกแต่ง ฯลฯ พวกมันจะแสดงคุณสมบัติการสะท้อนแสงแบบกระจายที่เกี่ยวกับแหล่งกำเนิดแสง ซึ่งหมายความว่าพวกเขาสะท้อนแสงที่ตกกระทบบางส่วนและตอนนี้พวกเขาทำหน้าที่เป็นแหล่งกำเนิดแสงของความสว่างปานกลาง แต่ในพื้นที่กว้างใหญ่

สิ่งนี้เข้ามาอยู่ในมือของเราเนื่องจากแหล่งกำเนิดแสงมาตรฐาน (หลอดไฟ, โคมไฟ, เทียน, โคมระย้า, โคมไฟ) มีความสว่างที่สำคัญ แต่เป็นพื้นที่ผิวเล็ก ๆ ในขณะเดียวกันพื้นผิวที่เรืองแสงจะมีความสว่างตามสัดส่วนของมัน การเปิดรับแสง E เนื่องจากฟลักซ์การส่องสว่างบนพื้นผิวที่สะท้อนตกยิ่งมากขึ้นเท่าใดค่าความสว่างจะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น

และความสว่างของพื้นผิวนี้จะเป็นสัดส่วนกับ albedo r (จากละตินอัลบัส - สีขาว) - ลักษณะของการสะท้อนแสงแบบกระจายของพื้นผิว ยิ่งอัลเบโด r คือส่วนที่มากขึ้นของฟลักซ์แสงตกกระทบที่กระจัดกระจายไปตามพื้นผิวยิ่งความสว่างของพื้นผิวดังกล่าวมากขึ้นเท่านั้น

ดังนั้นความสว่างของพื้นผิวที่ส่องสว่างจึงเป็นสัดส่วนกับผลิตภัณฑ์ของอัลเบโดและการส่องสว่างและในทิศทางที่ต่างกันความสว่างจะแตกต่างกัน - ขึ้นอยู่กับรูปแบบการกระจัดกระจายของพื้นผิวที่ส่องสว่าง

หากพื้นผิวมีการกระจายของแสงที่ตกกระทบอย่างสม่ำเสมอความสว่างในทุกทิศทางจะถูกคำนวณอย่างง่ายดาย หากแผนภาพกระจัดกระจายมีความซับซ้อนการคำนวณความสว่างจะกลายเป็นงานที่ค่อนข้างซับซ้อน

สำหรับการกระเจิงที่สม่ำเสมอนั้นก็เพียงพอที่จะใช้สูตรนี้ (สว่าง - ในลักซ์, ความสว่าง - เชิงเทียนต่อตารางเมตร):

สมมติว่ามีหน้าจอการฉายที่มีอัลเบโด้ 0.8 และไฟส่องสว่างคือ 60 Lux จากนั้นความสว่างจะเป็น 0.8 * 60 / 3.14 = 15.3 แคนเดลาต่อตารางเมตร นี่คือตัวอย่างของพื้นผิวทั่วไปและความสว่าง:

ดูเพิ่มเติมกับเรา:

ประเภทของหลอดไฟฟ้า - ซึ่งดีกว่าและแตกต่างกันอย่างไร

ประสิทธิภาพการส่องสว่างของหลอดไฟประเภทต่างๆ

วิธีการเลือกหลอดไฟ LED ตามกำลังไฟ