امروز همه چیز را در مورد فرمول روشنایی برای مناطق باز و داخل ساختمان به شما می گوییم، و همچنین مقدار شار نور را در شرایط مختلف ارائه می دهیم.
شمع و چرخ نخ ریسی
قبل از برق رسانی گسترده، منبع نور خورشید، ماه، آتش و شمع بود. دانشمندان در قرن پانزدهم توانستند سیستمی از عدسی ها را برای افزایش روشنایی ایجاد کنند، اما بیشتر مردم با نور شمع کار می کردند و زندگی می کردند.
برخی از خرج کردن پول برای چراغ های مومی متاسف بودند، یا این راه برای طولانی کردن روز به سادگی در دسترس نبود. سپس آنها از گزینه های سوخت جایگزین - روغن، چربی حیوانی، چوب استفاده کردند. به عنوان مثال، زنان دهقان روسی خط وسط تمام زندگی خود را زیر نور مشعل کتان می‌بافند. خواننده ممکن است بپرسد: "چرا این کار باید در شب انجام می شد؟" به هر حال، ضریب نور طبیعی در طول روز بسیار بالاتر است. واقعیت این است که در طول روز، زنان دهقان دغدغه های بسیار دیگری داشتند. علاوه بر این، فرآیند بافت بسیار پر دردسر است و نیاز به آرامش دارد. برای زنان مهم بود که کسی روی بوم نگذارد تا بچه ها نخ ها را به هم نریزند و مردها حواسشان پرت نشود.
اما با چنین زندگی یک خطر وجود دارد: شار نوری (ما فرمولکمی پایین تر بدهید) از مشعل بسیار کم است. چشم ها خسته شد و زنان به سرعت بینایی خود را از دست دادند.
روشنایی و یادگیری
وقتی دانش آموزان کلاس اولی در اول سپتامبر به مدرسه می روند، با هیجان انتظار معجزه دارند. آنها توسط حاکم، گل، شکل زیبا اسیر می شوند. آنها علاقه مند هستند که معلمشان چگونه باشد و با چه کسی پشت یک میز بنشینند. و شخص این احساسات را تا آخر عمر به یاد می آورد.
اما بزرگسالان، وقتی فرزندان خود را به مدرسه می فرستند، باید بیشتر از شادی یا ناامیدی به چیزهای غیرعادی فکر کنند. والدین و معلمان نگران راحتی میز، اندازه کلاس، کیفیت گچ و فرمول روشنایی اتاق هستند. این شاخص ها برای کودکان در تمام سنین هنجارهایی دارند. بنابراین، دانش‌آموزان باید قدردان باشند که مردم نه تنها به برنامه درسی، بلکه به جنبه مادی موضوع نیز از قبل فکر کرده‌اند.
نورپردازی و کار
بیهوده نیست که مدارس بازرسی هایی را انجام می دهند که در آن فرمولی برای محاسبه روشنایی اتاق ها برای کلاس ها اعمال می شود. بچه های ده یا یازده ساله کاری جز خواندن و نوشتن انجام نمی دهند. بعد از آن شب تکالیف خود را انجام می دهند، دوباره از خودکار، دفتر و کتاب درسی جدا نمی شوند. پس از آن، نوجوانان مدرن نیز به انواع صفحه نمایش می چسبند. در نتیجه، کل زندگی یک دانش آموز با بار بینایی همراه است. اما مدرسه تنها آغاز زندگی است. علاوه بر این، همه این افراد منتظر دانشگاه و کار هستند.
هر نوع کار به نور خروجی خود نیاز دارد. فرمول محاسبه همیشه این را در نظر می گیردیک فرد 8 ساعت در روز انجام می دهد. به عنوان مثال، یک ساعت ساز یا جواهرساز باید کوچکترین جزئیات و سایه های رنگ را در نظر بگیرد. بنابراین محل کار افراد این حرفه نیازمند لامپ های بزرگ و پرنور است. یک گیاه شناس که گیاهان جنگل های بارانی را مطالعه می کند، برعکس، باید دائماً در گرگ و میش بماند. ارکیده ها و بروملیادها به این واقعیت عادت دارند که لایه بالایی درختان تقریباً تمام نور خورشید را می گیرند.
فرمول
مستقیماً به فرمول روشنایی می آییم. عبارت ریاضی او به این شکل است:
Eυ=dΦυ / dσ.
بیایید نگاهی دقیق تر به بیان بیندازیم. بدیهی است که Eυ روشنایی است، سپس Φυ شار نورانی است، و σ واحد کوچکی از مساحت است که شار روی آن می افتد. مشاهده می شود که E یک مقدار انتگرال است. این بدان معنی است که بخش ها و قطعات بسیار کوچک در نظر گرفته می شوند. یعنی دانشمندان نور تمام این نواحی کوچک را جمع بندی می کنند تا به نتیجه نهایی برسند. واحد روشنایی لوکس است. معنای فیزیکی یک لوکس چنین شار نورانی است که برای هر متر مربع یک لومن وجود دارد. لومن، به نوبه خود، یک مقدار بسیار خاص است. این نشان دهنده شار نوری است که از یک منبع همسانگرد نقطه ای ساطع می شود (بنابراین نور تک رنگ). شدت نور این منبع برابر با یک کاندلا در هر زاویه جامد یک استرادیان است. واحد روشنایی یک مقدار پیچیده است که شامل مفهوم "candela" است. معنای فیزیکی آخرین تعریف چنین است: شدت نور در جهت مشخص از منبعی کهتابش تک رنگ با فرکانس 540 1012 هرتز ساطع می کند (طول موج در ناحیه مرئی طیف قرار دارد)، و شدت انرژی نور 1/683 W/sr است.
مفاهیم نور
البته، همه این مفاهیم در نگاه اول مانند یک اسب کروی در خلاء به نظر می رسند. چنین منابعی در طبیعت وجود ندارند. و خواننده توجه مطمئناً این سؤال را از خود خواهد پرسید: "چرا این لازم است؟" اما فیزیکدانان نیاز به مقایسه دارند. بنابراین، آنها باید هنجارهای خاصی را معرفی کنند که باید بر اساس آنها هدایت شود. فرمول روشنایی ساده است، اما بسیاری از آنها می توانند نامشخص باشند. بیایید آن را تجزیه کنیم.
شاخص "υ"
Index υ به این معنی است که مقدار کاملاً فتومتریک نیست. و این به دلیل محدود بودن توانایی های انسان است. به عنوان مثال، چشم فقط طیف مرئی تابش الکترومغناطیسی را درک می کند. علاوه بر این، مردم قسمت مرکزی این مقیاس (مراجعه به رنگ سبز) را بسیار بهتر از نواحی حاشیه ای (قرمز و بنفش) می بینند. یعنی در واقع انسان 100 درصد فوتون های رنگ زرد یا آبی را درک نمی کند. در عین حال، دستگاه هایی وجود دارند که فاقد چنین خطایی هستند. مقادیر کاهش یافته ای که فرمول روشنایی روی آنها کار می کند (مثلاً شار نوری) و با حرف یونانی "υ" نشان داده می شوند، برای بینایی انسان تصحیح می شوند.
ژنراتور تشعشع تک رنگ
در اصل، همانطور که در بالا ذکر شد، تعداد فوتون هایی با طول معین است.امواجی که در واحد زمان در جهت معینی ساطع می شوند. حتی تک رنگ ترین لیزرها دارای مقداری توزیع طول موج هستند. و او مطمئناً باید به چیزی بپردازد. این بدان معناست که فوتون ها در همه جهات گسیل نمی شوند. اما در فرمول چیزی به نام "منبع نقطه ای نور" وجود دارد. این مدل دیگری است که برای یکسان کردن یک مقدار مشخص طراحی شده است. و هیچ یک از شیء جهان را نمی توان چنین نامید. بنابراین، یک منبع نور نقطه ای یک مولد فوتون است که تعداد مساوی کوانتای میدان الکترومغناطیسی را در همه جهات ساطع می کند، اندازه آن برابر با یک نقطه ریاضی است. با این حال، یک ترفند وجود دارد، آن می تواند یک جسم واقعی را به منبع نقطه ای تبدیل کند: اگر فاصله ای که فوتون ها به آن می رسند در مقایسه با اندازه مولد بسیار زیاد باشد. بنابراین، ستاره مرکزی ما خورشید یک قرص است، اما ستاره های دور نقطه هستند.
Arbor، خوب، پارک
مطمئناً یک خواننده با دقت متوجه موارد زیر شده است: در یک روز آفتابی روشن، یک منطقه باز بسیار روشن تر از یک فضای خالی یا چمن بسته به نظر می رسد. بنابراین، ساحل دریا بسیار جذاب است: همیشه در آنجا آفتابی و گرم است. اما حتی یک پاکسازی بزرگ در جنگل تاریک تر و سردتر است. و چاه کم عمق در روشن ترین روز کم نور است. زیرا اگر فردی فقط بخشی از آسمان را ببیند، فوتون های کمتری به چشم او می رسد. ضریب روشنایی طبیعی به عنوان نسبت شار نور از کل آسمان به ناحیه مرئی محاسبه می شود.
دایره، بیضی، زاویه
همه اینهامفاهیم مربوط به هندسه است. اما اکنون در مورد پدیده ای صحبت خواهیم کرد که مستقیماً با فرمول روشنایی و در نتیجه با فیزیک مرتبط است. تا این مرحله، فرض بر این بود که نور به صورت عمود بر سطح، به شدت به سمت پایین می‌افتد. البته این هم تقریبی است. در این شرایط، فاصله از منبع نور به معنای کاهش نور به نسبت مربع فاصله است. بنابراین، ستارگانی که شخص با چشم غیرمسلح در آسمان می بیند یا نه چندان دور از ما قرار دارند (همه آنها متعلق به کهکشان راه شیری هستند) یا بسیار درخشان هستند. اما اگر نور با زاویه به سطح برخورد کند، همه چیز متفاوت است.
به یک چراغ قوه فکر کنید. هنگامی که کاملاً عمود بر دیوار باشد، یک نقطه گرد نور ایجاد می کند. اگر آن را کج کنید، شکل لکه به بیضی تغییر می کند. همانطور که از هندسه می دانید، یک بیضی دارای مساحت بزرگ تری است. و از آنجایی که چراغ قوه هنوز یکسان است، به این معنی است که شدت نور یکسان است، اما، همانطور که بود، در یک منطقه بزرگ "آلوده شده است". شدت نور طبق قانون کسینوس به زاویه تابش بستگی دارد.
بهار، زمستان، پاییز
عنوان عنوان یک فیلم زیبا به نظر می رسد. اما حضور فصول به طور مستقیم به زاویه ای بستگی دارد که نور در بالاترین نقطه خود در سطح سیاره می افتد. و در حال حاضر فقط مربوط به زمین نیست. فصول در هر جسمی در منظومه شمسی وجود دارد که محور چرخش آن نسبت به دایره البروج کج باشد (مثلاً در مریخ). خواننده احتمالاً قبلاً حدس زده است: هر چه زاویه تمایل بیشتر باشد، فوتون‌های کمتری در هر کیلومتر مربع از سطح در ثانیه خواهد داشت. به طوری کهفصل سردتر خواهد بود در لحظه بزرگترین انحراف سیاره در نیمکره، زمستان حاکم است، در لحظه حداقل - تابستان.
ارقام و حقایق
برای اینکه بی اساس نباشیم، در اینجا برخی از داده ها وجود دارد. ما به شما هشدار می دهیم: همه آنها متوسط هستند و برای حل مشکلات خاص مناسب نیستند. علاوه بر این، دایرکتوری های روشنایی سطح توسط انواع مختلف منابع وجود دارد. بهتر است هنگام انجام محاسبات به آنها مراجعه کنید.
- در فاصله ای از خورشید تا هر نقطه ای از فضا که تقریباً برابر با فاصله زمین است، روشنایی یکصد و سی و پنج هزار لوکس است.
- سیاره ما جوی دارد که مقداری از تشعشعات را جذب می کند. بنابراین سطح زمین حداکثر با صد هزار لوکس روشن می شود.
- عرض های جغرافیایی میانی تابستان در ظهر با هفده هزار لوکس در هوای صاف و پانزده هزار لوکس در هوای ابری روشن می شود.
- در شب ماه کامل، روشنایی دو دهم لوکس است. نور ستاره در یک شب بدون ماه فقط یک یا دو هزارم لوکس است.
- خواندن یک کتاب حداقل به سی تا پنجاه لوکس نور نیاز دارد.
- وقتی شخصی در سینما فیلمی را تماشا می کند، شار نوری حدود صد لوکس است. تاریک ترین صحنه ها نشانگر هشتاد لوکس خواهند داشت و تصویر یک روز آفتابی روشن صد و بیست را "کشش" می کند.
- غروب یا طلوع خورشید بر فراز دریا نوری در حدود هزار لوکس می دهد. در عین حال، در عمق پنجاه متری، روشنایی حدود 20 لوکس خواهد بود. آب نور خورشید را به خوبی جذب می کند.
