Koks yra šviesos šaltinio ryškumas ir atspindinčio paviršiaus ryškumas

Norint apskaičiuoti įvairių paviršių apšvietimą, kartais labai patogu laikyti šviesos šaltinius kaip taškinius šaltinius. Tačiau realybėje nėra tikslių šviesos šaltinių, jie visada turi tam tikrą dydį ir savo formą. Žibintas, liustra, grindų lempa, prožektorius ir tt yra tikri, tai yra, ne taškiniai šviesos šaltiniai, kurių negalima apibūdinti tik šviesos galia.

Pavyzdžiui, jei mes apsvarstysime šviečiantį rutulį, esantį tolumoje, ir palyginsime jį su kitu šviečiančiu rutuliu, kurio šviesos intensyvumas yra lygiai toks pats, bet skirtingo skersmens, paaiškėja, kad nors rutuliai sukuria tą patį apšvietimą vienodais atstumais, vis dėlto stebėtojui jie yra jie atrodo kitaip: mažesnio skersmens rutulys atrodo ryškesnis nei didesnis.

Šio reiškinio priežastis yra ta, kad, nors rutulių šviesos stipris yra tas pats, vienas iš jų turi didesnį spinduliuojantį paviršių, o kitas - mažesnį. Tai reiškia, kad iš vieneto srities skleidžiamos šviesos galia šiems šaltiniams nėra vienoda, o mažam rutuliui šis parametras akivaizdžiai didesnis.

Bet net jei pradėsime nagrinėti tam tikrą šviesos šaltinį iš tam tikro atstumo, tada mums bus svarbu ne tiek tikrasis šviesos skleidžiamo paviršiaus plotas, kiek matomas plotas, tai yra, jo dydis projekcijoje į stebėjimo plokštumą, statmeną mūsų žvilgsnio krypčiai.

Taigi, kad stebėtojas galėtų visiškai apibūdinti realų šviesos šaltinį, kurio matmenys ir forma, jis turi žinoti tiek šaltinio šviesos intensyvumą, tiek šviesos intensyvumo dydį šaltinio matomo paviršiaus ploto vienete.

Šis santykis vadinamas rinkinio šaltinio ryškumu L, o jei šviesos intensyvumas yra lygus I, o matomas plotas yra lygus s, tada šviesos šaltinio ryškumas bus lygus (šviesos intensyvumą čia galima apibūdinti per šviesos srautą ir kietą kampą, tada ryškumas bus lygus šviesos srautui, skleidžiamam iš šviesos šaltinio matomo paviršiaus vienetinis plotas vientiso kampo viduje):

Šviesos šaltiniuose jų skirtingų sekcijų ryškumas yra skirtingas: fluorescencinėje lempoje lemputės kraštai yra tamsesni, o žvakės liepsna ryškesnė halo aplinkui dagtį ir tt Ryškumas taip pat labai priklauso nuo to, kurioje pusėje žiūrime į šaltinį.

Pavyzdžiui, jei į suvirinimo lanką žiūrite atsitiktinai, tada statmena išmetimo kryptimi jis pasirodys šviesesnis nei žiūrint į tą patį lanką iš šono. Tai yra, ryškumas apibūdina paviršių, skleidžiantį šviesą pasirinkta griežtai apibrėžta kryptimi. Tai labai svarbi savybė, nes būtent mūsų ryškumas reaguoja į ryškumą (šviesos intensyvumą ploto vienete), o ne į šviesos intensyvumą per se.

Šviesos stipris matuojamas kandelėse, o ryškumas - kandelėse kvadratiniam metrui. Viena kandelė kvadratiniam metrui yra tokio ryškumo, kokį turi šviečianti plokštuma, skleidžianti šviesą iš kiekvieno kvadratinio metro 1 kandelės (Cd) jėga statmenai plokštumai. Pvz., Pateikiami apytiksliai kai kurių įprastų šviesos šaltinių ryškumai:

Veikdami į akis, šviesos šaltiniai gali būti pavojingi. Jei ryškumas yra didesnis nei 160 000 kandelių kvadratiniame metre, tai sukels akies skausmą. Siekdama išvengti žalingo ryškios šviesos poveikio, žmonija išmoko įvairių gudrybių.

Galingų kaitrinių lempų lemputės yra pagamintos iš nepermatomų ir didelių matmenų, kad būtų galima išsklaidyti šviesą, kad ji būtų skleidžiama ne iš mažo kaitinimo siūlelio ploto, bet iš didelio lemputės paviršiaus ar šešėlio. Taigi ryškumas sumažėja iki saugaus akims, o apšvietimas beveik nesikeičia.

Jei mes kalbame apie atspindinčius paviršius, tokius kaip dažytos sienos, projekciniai ekranai, dekoratyviniai gaminiai ir kt., Jie pasižymi difuzinėmis atspindinčiomis savybėmis šviesos šaltinio atžvilgiu. Tai reiškia, kad jie iš dalies atspindi šviesos srautą ant jų, ir dabar jie patys veikia kaip vidutinio ryškumo, bet plataus ploto šviesos šaltiniai.

Tai vaidina mūsų rankas, nes standartiniai šviesos šaltiniai (lempa, lemputė, žvakė, liustra, žibintas) turi ryškų ryškumą, bet mažą paviršiaus plotą. Tuo tarpu apšviesto paviršiaus ryškumas bus proporcingas šviesos ekspozicija E, nes kuo didesnis šviesos srautas kris ant atspindinčio paviršiaus, tuo didesnis bus jo ryškumas.

O šio paviršiaus ryškumas bus proporcingas jo albedo r (iš lotyniško albus - balto) - paviršiaus difuzinio atspindžio charakteristikai. Kuo didesnis albedo r, tai yra, kuo didesnė paviršiaus srauto dalis išsisklaidžiusio šviesos srauto, tuo didesnis tokio paviršiaus ryškumas.

Taigi, apšviesto paviršiaus ryškumas yra proporcingas albedo ir apšvietimo sandaugai, ir skirtingomis kryptimis ryškumas bus skirtingas - priklausomai nuo apšviesto paviršiaus išsibarstymo modelio.

Jei paviršius tolygiai išsklaido ant jo esančią šviesą, ryškumas bet kuria kryptimi apskaičiuojamas gana paprastai. Jei išsklaidymo schema yra sudėtinga, apskaičiuoti ryškumą bus gana sudėtinga.

Vienodam išsibarstymui pakanka naudoti formulę (apšvietimas - liuksais, ryškumas - kandelės kvadratiniam metrui):

Tarkime, kad yra projekcinis ekranas, kurio albedo yra 0,8, o apšvietimas yra 60 liuksų, tada ryškumas bus 0,8 * 60 / 3,14 = 15,3 kandelės kvadratiniam metrui. Čia pateikiami labai įprastų paviršių ir jų ryškumo pavyzdžiai:

Taip pat žiūrėkite su mumis:

Elektrinių lempų tipai - kurie yra geresni ir koks skirtumas

Skirtingų tipų lempų šviesos efektyvumas

Kaip pasirinkti LED lempą pagal galią