Bugün size açık alanlar ve iç mekanlar için aydınlatma formülünü anlatacağız ve farklı koşullar altında ışık akısının büyüklüğünü vereceğiz.
Mum ve çıkrık
Yaygın elektriklenmeden önce ışık kaynağı güneş, ay, ateş ve mumdu. Bilim adamları zaten on beşinci yüzyılda aydınlatmayı geliştirmek için bir mercek sistemi oluşturabildiler, ancak çoğu insan mum ışığında çalıştı ve yaşadı.
Bazıları mum ışığına para harcadıkları için üzüldüler ya da günü bu şekilde uzatmak mümkün değildi. Sonra alternatif yakıt seçenekleri kullandılar - yağ, hayvansal yağ, odun. Örneğin, orta kulvarın Rus köylü kadınları, bir meşale ışığında tüm yaşamları boyunca keten dokumaktadırlar. Okuyucu şunu sorabilir: "Bunun neden gece yapılması gerekiyordu?" Sonuçta, gün boyunca doğal ışık katsayısı çok daha yüksektir. Gerçek şu ki, gündüzleri köylü kadınların başka endişeleri vardı. Ayrıca dokuma işlemi oldukça zahmetli ve gönül rahatlığı gerektirir. Çocukların ipleri karıştırmaması, erkeklerin dikkatini dağıtmaması için kimsenin tuvale basmaması kadınlar için önemliydi.
Fakat böyle bir yaşamda bir tehlike vardır: ışık akısıbiraz daha düşük verin) torçtan çok düşüktür. Gözler gergindi ve kadınlar çabucak görüşlerini kaybetti.
Aydınlatma ve öğrenme
Birinci sınıflar 1 Eylül'de okula gittiklerinde heyecanla mucizeler beklerler. Cetvel, çiçekler, güzel şekil tarafından yakalanırlar. Öğretmenlerinin nasıl olacağı, kiminle aynı sıraya oturacağı ile ilgilenirler. Ve insan bu duyguları hayatı boyunca hatırlar.
Ancak yetişkinler, çocuklarını okula gönderirken, zevk veya hayal kırıklığından daha sıradan şeyler düşünmelidir. Ebeveynler ve öğretmenler, sıranın rahatlığı, sınıfın büyüklüğü, tebeşirin kalitesi ve odadaki aydınlatma formülü ile ilgilenmektedir. Bu göstergelerin her yaştan çocuklar için normları vardır. Bu nedenle, okul çocukları, insanların sadece müfredatı değil, aynı zamanda konunun maddi yönünü de önceden düşündükleri için minnettar olmalıdır.
Aydınlatma ve çalışma
Okulların, sınıflar için odaların aydınlatmasını hesaplamak için bir formülün uygulandığı denetimler yapması boşuna değildir. On ya da on bir yaşındaki çocuklar okumak ve yazmaktan başka bir şey yapmazlar. Sonra akşamları yine kalem, defter ve ders kitaplarıyla ayrılmadan ödevlerini yapıyorlar. Bundan sonra, modern gençler de çeşitli ekranlara yapışır. Sonuç olarak, bir okul çocuğunun tüm hayatı, görme yükü ile ilişkilidir. Ama okul hayatın sadece başlangıcıdır. Üstelik tüm bu insanlar üniversite bekliyor ve çalışıyor.
Her çalışma türü kendi ışık çıkışına ihtiyaç duyar. Hesaplama formülü her zaman şunu dikkate alır:Bir insan günde 8 saat yapar. Örneğin bir saatçi veya kuyumcu, en küçük detayları ve renk tonlarını dikkate almalıdır. Bu nedenle, bu meslekteki kişilerin işyeri büyük ve parlak lambalara ihtiyaç duyar. Yağmur ormanlarının bitkilerini inceleyen bir botanikçi, tam tersine, sürekli alacakaranlıkta kalmalıdır. Orkideler ve bromeliadlar, ağaçların üst katmanının neredeyse tüm güneş ışığını alması gerçeğine alışkındır.
Formül
Doğrudan aydınlatma formülüne geliyoruz. Matematiksel ifadesi şuna benziyor:
Eυ=dΦυ / dσ.
İfadeye daha yakından bakalım. Açıkçası, Eυ aydınlatmadır, o zaman Φυ ışık akısıdır ve σ, akının üzerine düştüğü küçük bir alan birimidir. E'nin bir integral değeri olduğu görülebilir. Bu, çok küçük segmentlerin ve parçaların dikkate alındığı anlamına gelir. Yani bilim adamları, nihai sonucu elde etmek için tüm bu küçük alanların aydınlatmasını özetliyor. Aydınlatma birimi lükstür. Bir lüksün fiziksel anlamı, metrekare başına bir lümen olan böyle bir ışık akısıdır. Lümen ise çok özel bir değerdir. Bir nokta izotropik kaynak (dolayısıyla monokromatik ışık) tarafından yayılan ışık akısını belirtir. Bu kaynağın ışık şiddeti, bir steradyanın katı açısı başına bir kandelaya eşittir. Aydınlatma birimi, "candela" kavramını içeren karmaşık bir değerdir. Son tanımın fiziksel anlamı şu şekildedir: Bir kaynaktan bilinen bir yöndeki ışığın yoğunluğu.540 1012 Hz (dalga boyu spektrumun görünür bölgesinde yer alır) frekansında monokromatik radyasyon yayar ve ışığın enerji yoğunluğu 1/683 W/sr.
Işık konseptleri
Elbette, tüm bu kavramlar ilk bakışta boşlukta küresel bir at gibi görünüyor. Bu tür kaynaklar doğada yoktur. Ve dikkatli okuyucu kesinlikle kendine şu soruyu soracaktır: "Bu neden gerekli?" Ancak fizikçilerin karşılaştırmaya ihtiyacı var. Bu nedenle, rehberlik etmesi gereken belirli normları getirmeleri gerekir. Aydınlatma formülü basittir, ancak çoğu belirsiz olabilir. Hadi parçalayalım.
Dizin "υ"
Index υ, değerin tam olarak fotometrik olmadığı anlamına gelir. Ve bu, insan yeteneklerinin sınırlı olmasından kaynaklanmaktadır. Örneğin, göz sadece elektromanyetik radyasyonun görünür spektrumunu algılar. Ayrıca, insanlar bu ölçeğin orta kısmını (yeşil rengi ifade eder) marjinal alanlardan (kırmızı ve mor) çok daha iyi görürler. Yani aslında bir kişi sarı veya mavi renkli fotonların %100'ünü algılamaz. Aynı zamanda, böyle bir hatadan yoksun cihazlar var. Aydınlık formülünün üzerinde çalıştığı (örneğin ışık akısı) ve Yunanca "υ" harfi ile gösterilen az altılmış değerler insan görüşü için düzeltilmiştir.
Tek Renkli Radyasyon Jeneratörü
Temelde, yukarıda bahsedildiği gibi, belirli bir uzunluktaki fotonların sayısıdır.birim zamanda belirli bir yönde yayılan dalgalardır. En monokromatik lazer bile bir miktar dalga boyu dağılımına sahiptir. Ve kesinlikle bir şeyler üzerinde olmalı. Bu, fotonların her yöne yayılmadığı anlamına gelir. Ancak formülde "nokta ışık kaynağı" diye bir şey var. Bu, belirli bir değeri birleştirmek için tasarlanmış başka bir modeldir. Ve evrenin tek bir nesnesine buna denilemez. Yani, bir nokta ışık kaynağı, her yöne eşit sayıda elektromanyetik alan kuantası yayan bir foton üretecidir, boyutu matematiksel bir noktaya eşittir. Bununla birlikte, bir numara var, gerçek bir nesneyi bir nokta kaynağı yapabilir: fotonların ulaştığı mesafe, jeneratörün boyutuna kıyasla çok büyükse. Böylece, merkez yıldızımız Güneş bir disktir, ancak uzak yıldızlar noktalardır.
Arbor, peki, park
Kesinlikle dikkatli bir okuyucu şunu fark etti: Parlak güneşli bir günde, açık bir alan, bir tarafı kapalı olan bir açık alandan veya çimenlikten çok daha fazla aydınlatılmış görünüyor. Bu nedenle, deniz kıyısı çok çekici: orada her zaman güneşli ve sıcak. Ancak ormandaki büyük bir açıklık bile daha karanlık ve daha soğuktur. Ve sığ kuyu en parlak günde zayıf aydınlatılır. Bunun nedeni, bir kişi gökyüzünün yalnızca bir kısmını görürse, gözüne daha az foton ulaşmasıdır. Doğal aydınlatma katsayısı, tüm gökyüzünden gelen ışık akışının görünür alana oranı olarak hesaplanır.
Daire, oval, açı
Bütün bunlarkavramlar geometri ile ilgilidir. Ama şimdi aydınlanma formülüyle ve dolayısıyla fizikle doğrudan ilgili bir olgudan bahsedeceğiz. Bu noktaya kadar, ışığın yüzeye dik, kesinlikle aşağı doğru düştüğü varsayılmıştır. Bu, elbette, aynı zamanda bir yaklaşımdır. Bu durumda ışık kaynağından uzaklık, uzaklığın karesiyle orantılı olarak aydınlatmadaki düşüş anlamına gelir. Böylece, bir kişinin gökyüzünde çıplak gözle gördüğü yıldızlar ya bizden çok uzakta değil (hepsi Samanyolu galaksisine aittir) ya da çok parlaktır. Ancak ışık yüzeye belirli bir açıyla çarparsa işler değişir.
Bir el feneri düşünün. Duvara tam olarak dik olarak yönlendirildiğinde yuvarlak bir ışık noktası verir. Eğerseniz, nokta şekli oval olarak değiştirir. Geometriden bildiğiniz gibi, oval daha geniş bir alana sahiptir. Ve el feneri hala aynı olduğu için, ışık yoğunluğunun aynı olduğu, ancak deyim yerindeyse geniş bir alana “bulaşmış” olduğu anlamına gelir. Işığın yoğunluğu, kosinüs yasasına göre gelme açısına bağlıdır.
İlkbahar, kış, sonbahar
Başlık kulağa güzel bir filmin adı gibi geliyor. Ancak mevsimlerin varlığı, ışığın gezegenin yüzeyindeki en yüksek noktasına düştüğü açıya doğrudan bağlıdır. Ve şu anda sadece Dünya ile ilgili değil. Güneş sistemindeki herhangi bir nesnede, dönme ekseni ekliptik ile ilgili olarak eğimli olan (örneğin, Mars'ta) mevsimler vardır. Okuyucu muhtemelen zaten tahmin etmiştir: Eğim açısı ne kadar büyük olursa, yüzeyin kilometre karesi başına saniyede o kadar az foton olur. Böylecesezon daha soğuk olacak. Gezegenin yarım küredeki en büyük sapma anında, kış hüküm sürüyor, en az anda - yaz.
Rakamlar ve gerçekler
Asılsız olmamak için, işte bazı veriler. Sizi uyarıyoruz: hepsinin ortalaması alınır ve belirli sorunları çözmek için uygun değildir. Ek olarak, farklı kaynaklara göre yüzey aydınlatma dizinleri vardır. Hesap yaparken bunlara başvurmak daha iyidir.
- Güneş'ten uzaydaki herhangi bir noktaya kadar, yaklaşık olarak Dünya'ya olan uzaklığa eşit bir mesafede, aydınlatma yüz otuz beş bin lükstür.
- Gezegenimiz radyasyonun bir kısmını emen bir atmosfere sahiptir. Bu nedenle yeryüzünün yüzeyi maksimum yüz bin lux ile aydınlatılır.
- Yaz orta enlemleri, öğle saatlerinde açık havada on yedi bin lüks ve bulutlu havada on beş bin lüks aydınlatılır.
- Dolunay gecesinde, aydınlatma lüksün onda ikisi kadardır. Aysız bir gecede yıldız ışığı, lüksün yalnızca binde biri veya ikisidir.
- Kitap okumak en az otuz ila elli lüks aydınlatma gerektirir.
- Bir kişi sinemada film izlediğinde, ışık akısı yaklaşık yüz lükstür. En karanlık sahnelerin göstergesi seksen lüks olacak ve parlak güneşli bir günün görüntüsü yüz yirmi "çekecek".
- Deniz üzerinde gün batımı veya gün doğumu yaklaşık bin lüks bir aydınlatma sağlayacaktır. Aynı zamanda, elli metre derinlikte aydınlatma yaklaşık 20 lüks olacaktır. Su güneş ışığını çok iyi emer.
