Що таке люкси у висвітленні. Світлові величини та одиниці їх виміру

Одиниця освітленості залежить від стандартної свічки.
Схема, що ілюструє основні світлотехнічні поняття. Одиниця освітленості - люкс (лк) - освітленість поверхні 1 м2, за якою рівномірно розподілений світловий потік 1 лм.
Одиниця освітленості зветься люкс.
Одиниця освітленості (практична) люкс (1х) є поверхневою щільністю світлового потоку в один люмен, рівномірно розподіленого на площі в один квадратний метр.
Одиниця освітленості люкс - це така освітленість, яку створює світловий потік в один люмен на площі один квадратний метр.
Одиниця освітленості в системі СГС носить найменування фот (фот) і дорівнює освітленості поверхні площею 1 см2, на яку падає світловий потік 1 лм. Одиницю світності називають радфот.
Одиниця освітленості, коли за одиницю довжини взято сантиметр, дорівнює 1 лм і квадратний сантиметр.
Одиниця освітленості - люкс (лк) - освітленість поверхні 1 м2, за якою рівномірно розподілений світловий потік 1 лі.
Одиниця освітленості СІ люкс (лк) – освітленість поверхні, на кожен квадратний метр якої падає світловий потік в один люмен. У системі СГСЛ одиниця освітленості фот (ф) - освітленість поверхні, квадратний сантиметр якої падає потік в один люмен.
Одиницею освітленості є щільність світлового потоку 1 лм. Один люкс дорівнює освітленості площі в 1 м2, коли на неї падає світловий потік 1 лм або, що те ж, що представляє освітленість нормально розташованого майданчика, що знаходиться на відстані 1 м від малого джерела з силою світла в 1 свічку.
Одиницею освітленості - люкс (лк) прийнято вважати освітленість, створювану світловим потоком 1 лм, рівномірно розподіленим лежить на поверхні, площа якої дорівнює одному квадратному метру.
Одиницею освітленості встановлено люкс (лк), рівний величинісвітлового потоку, що припадає на один квадратний метр поверхні, що освітлюється.
Одиницею освітленості встановлено люкс (л/с), рівний величині світлового потоку, що припадає на один квадратний метр поверхні, що освітлюється.
Освітленість (у люксах у деяких типових випадках).
За одиницю освітленості приймається освітленість такої поверхні, на 1 м2 якої падає світловий потік 1 лм, рівномірно розподілений на майданчику. Освітленість 1 лк виходить на поверхні сфери радіусу 1 м, якщо в центрі сфери вміщено точкове джерело, сила світла якого дорівнює 1 кд.
За одиницю освітленості прийнято люкс (лк), тобто. освітленість поверхні 1 м2, яку падає рівномірно розподілений світловий потік 1 лм.
За одиницю освітленості прийнято люкс, скорочено позначається лк.
Схема визначення коефіцієнта природної освітленості, створюваного прямим і відбитим світлом. За одиницю освітленості приймається люкс (лк), коли на поверхні 1 м2 рівномірно розподілений світловий потік 1 лм.
За одиницю освітленості прийнято люкс. При цьому освітлюваний майданчик нормальний до падаючих променів.
За одиницю освітленості прийнято люкс.
Кристал напівпровідникового світловипромінюючого діода. Характеристики світловипромінюючого діодагу. За одиницю освітленості прийнято люкс. Освітленість 1 лк має поверхню, на 1 м2 якої падає світловий потік 1 лм.
За одиницю освітленості приймається освітленість такої поверхні, на 1 м2 якої падає світловий потік 1 лм, рівномірно розподілений по майданчику. Освітленість в 1 лк виходить на поверхні сфери радіусу в 1 м, якщо в центрі сфери вміщено точкове джерело світла в одну свічку.
За одиницю освітленості прийнятий люкс (лк), рівний освітленості поверхні площею 1 м2, де рівномірно розподілений світловий потік, рівний 1 лм.
Освітленість (у люксах у деяких типових випадках. За одиницю освітленості приймається освітленість такої поверхні, на 1 м2 якої падає світловий потік 1 лм, рівномірно розподілений по майданчику. Освітленість 1 лк виходить на поверхні сфери радіуса 1 м, якщо в центрі сфери вміщено точкове джерело , Сила світла якого дорівнює 1 кд.

За одиницю освітленості приймається освітленість такої поверхні, на 1 мг якої падає світловий потік 1 лм, рівномірно розподілений по майданчику. Освітленість в 1 лк виходить на поверхні сфери радіусу в 1 м, якщо в центрі сфери вміщено точкове джерело світла в одну свічку.
За одиницю освітленості приймається люкс (лк), рівний освітленості поверхні 1 м2, де рівномірно розподілений світловий потік 1 лм.
За одиницю освітленості приймають люкс (лк) - освітленість, що створюється світловим потоком в один люмен на площі один квадратний метр.
Фут-свічка - одиниця освітленості, прийнята в Англії, становить 1076 лк.
Прийнята раніше одиниця освітленості люкс дорівнює 1005 люксу, прийнятого в даний час.
Як одиниця освітленості прийнятий люкс (л/с), рівний величині світлового потоку, що припадає на 1 м2 поверхні, що освітлюється.
Джерело S освітлює поверхню променями, що падають. а - нормально і б - під кутом ф до нормалі N. Іноді за одиницю освітленості приймають освітленість у 10 000 разів більшу.
У СІ за одиницю освітленості приймається люкс (лк) (від лат. люкс називають освітленість такої поверхні, на кожен квадратний метр якої рівномірно падає світловий потік в один люмен.
При виборі освітленості (одиниця освітленості – люкс) враховуються розміри різних деталей: коефіцієнт відображення деталей та фону. Норми освітленості для різних умоврегламентовано Держбудом СРСР.
У США та Англії прийнята одиниця освітленості фут-свічка - (ic), що визначається щільністю світлового потоку в 1 лм на -1 кв - фут, 1 fc 1076 лк. У деяких посібниках можна зустріти в якості одиниці освітленості фот, який визначається щільністю світлового потоку в 1 лм на 1 см2, 1 ф 104 лк.
Застосовувана США і Англії одиниця освітленості, коли за одиницю довжини взято фут.
Люкс (лк) – одиниця освітленості, коли на 1 лР рівномірно падає світловий потік в один люмен.
Щоб дати наочне уявлення про одиниці освітленості, відзначимо, що освітленість, створювана прямими сонячними променями, має порядок 105 лк, освітленість, необхідна для читання, становить близько 40 лк, а освітленість, створювана повним місяцем, дорівнює приблизно 0 2 лк.
На практиці частіше користуються як одиниця освітленості люксом (лк), рівним освітленості площі в 1 м2, коли на неї падає світловий потік 1 лм або, що те ж, що представляє освітленість нормально розташованого майданчика, що знаходиться на відстані 1 м від малого джерела з силою світла в 1 свічку.

Одиниця світності та сама, як і одиниця освітленості, але називається радлюкс.
Фот (фот, phot) – одиниця освітленості в системі СГС; 1 фот 1 кд-ср/см2104 лк.
Цікаво відзначити, що з спермацету робили свічки, які служили одиницею освітленості. Так, в Англії стандартною вважається свічка вагою 756 г, в якій за годину вигоряє 777 г спермацету.
Портативні прилади для вимірювання освітленості з вентильним фотоелементом та мікроамперметром, проградуйованим в одиницях освітленості є практично основою всіх приладів, що використовуються у фотометрії. Такі прилади дуже зручні та придатні для вимірювань, які раніше могли бути проведені лише за допомогою деяких приладів, що базуються на порівняльному принципі. У цих приладах необхідно було досягти однакової освітленості двох поверхонь, і кінцевий результат вимірювань залежав від індивідуальних особливостей зору того, хто виробляв вимірювання.
Освітленість може бути виміряна за результатами порівняння її з відомою освітленістю за допомогою різних фотометрів, а також люксметрів, що є поєднанням фотоелектричного приймача і приєднаного до нього електровимірювального приладу, який попередньо повинен бути проградуйований в одиницях освітленості.
Освітленість (Е) - поверхнева щільність світлового потоку, що падає на поверхню - дорівнює відношенню світлового потоку, що падає на елемент поверхні, до площі поверхні, що освітлюється. Одиниця освітленості - люкс (лк) - освітленість поверхні площею 1 квадратний метр при світловому потоці падаючого з його випромінювання, (рівному 1 люмен.

Для оцінки кількісних та якісних параметрів світла розроблено спеціальну систему світлових величин.

Основною мірою світла можна вважати світловий потік, що позначається у світлотехнічній літературі буквою Ф. Фактично світловий потік - це потужність світлового випромінювання, виміряна не у звичних ватах або кінських силах, а в спеціальних одиницях, званих люменами (скорочене позначення в російськомовній технічній літературі - в іноземній – lm).

Що таке люмен? Люмен - це 1/683 Вт світлового монохроматичного, тобто строго одноколірного, випромінювання з довжиною хвилі 555 нм, що відповідає максимуму кривої спектральної чутливості ока. Величина 1/683 з'явилася історично, коли основним джерелом світла були звичайні свічки, і випромінювання електричних джерел світла, що тільки з'являлися, порівнювалося зі світлом таких свічок. В даний час ця величина (1/683) узаконена багатьма міжнародними угодами та прийнята повсюдно.

Світловий потік від джерел світла - чи то простий сірник чи надсучасна електрична лампа - як правило, поширюється більш менш рівномірно на всі боки. Однак за допомогою дзеркал або лінз світло можна направити потрібним нам чином, зосередивши його в деякій частині простору. Частина чи частка простору характеризується тілесним кутом. Поняття «тілесний кут» прямого відношення до світла не має, проте використовується у світлотехніці настільки широко, що без нього неможливе пояснення багатьох світлотехнічних термінів та величин.

Тілесний кут – це відношення площі, що вирізається цим кутом на сфері довільного радіусу R, до квадрата цього радіусу (див. рис. 3). У технічній літературі фізичні кути зазвичай позначаються грецькою літерою з і вимірюються на стерадианах (скорочено ср):

Очевидно, що величини S та R повинні вимірюватися в однакових одиницях.

Якщо світловий потік Ф від будь-якого джерела світла зосередити в тілесному вугіллі, то можна говорити про силу світла цього джерела як про кутову щільність світлового потоку. Таким чином, сила світла (позначається буквою I) - це відношення світлового потоку, укладеного в якомусь тілесному куті, до величини цього кута:

Якщо джерело світла світить рівномірно у всьому просторі, тобто у тілесному куті 4п (оскільки площа сфери дорівнює 4nR2), то сила світла такого джерела дорівнює Ф/4п, т. е. Ф/12,56. Сила світла вимірюється в канделах (скорочене російське позначення кд, іноземне – cd). Слово кандела перекладається російською мовою як свічка, і саме свічкою називалася одиниця сили світла у СРСР до 1963 року. Одна кандела - це сила світла джерела, що випромінює світловий потік 1 лм у вугіллі 1 пор. Приблизно таку силу світла має звичайна свічка стеаринова (звідси ясно, що світловий потік такої свічки дорівнює приблизно 12,56 лм).

Світло від будь-якого джерела потрібне, як правило, для того, щоб висвітлити конкретне місце - робочий стіл, вітрину, вулиці і т. п. Для характеристики освітлення конкретних місць вводиться ще одна світлова величина - освітленість. Освітленість - це величина світлового потоку, що припадає на одиницю площі поверхні, що освітлюється. Якщо світловий потік Ф падає якусь площу S, то середня освітленість цієї площі (позначається буквою Е) дорівнює:

Одиниця виміру освітленості називається люксом (скорочене позначення в російськомовній літературі – лк, в іноземній – /х). Один люкс - це освітленість, при якій світловий потік 1 лм падає на площу в 1 кв.

1 лк = 1 лм/1 м2.

Щоб уявити собі цю величину, скажімо, що освітленість близько 1 лк створюється свічкою стеаринової на площині, перпендикулярній напрямку світла, з відстані 1 метр. Для порівняння: освітленість від повного місяця на поверхні Землі взимку на широті Москви не перевищує 0,5 лк; Пряма освітленість від Сонця влітку опівдні на широті Москви може досягати 100 000 лк.

Припустимо, що на робочому столі освітленість дорівнює 100 лк. На столі лежать аркуші білого паперу, якась папка чорного кольору, книга в сірій палітурці. Освітленість всіх цих предметів однакова,
а око бачить, що аркуші паперу світліші за книгу, а книга - світліша за папку. Тобто наше око оцінює світлоту предметів не за їхньою освітленістю, а за якоюсь іншою величиною. Ця «інша величина» називається яскравістю. Яскравість поверхні S - це відношення сили світла I, що випромінюється цією поверхнею в якомусь напрямку, до площі проекції цієї поверхні на площину, перпендикулярну до обраного напрямку (рис. 4). Як відомо, площа проекції будь-якої плоскої поверхні на іншу площину дорівнює площі цієї поверхні, помноженої на косинус кута між площинами. У технічній літературі яскравість позначається літерою L:

поняття «Яскравість»

L = I/S cos а.

У цій формулі I - сила світла поверхні у певному напрямку (наприклад, площині робочого столу або предметів, що на ньому лежать); S – площа цієї поверхні; а - кут між перпендикуляром до площини та напрямом, у якому ми хочемо знати яскравість (наприклад, лінією зору, тобто лінією, що з'єднує око та поверхню, що оцінюється).

Якщо для світлового потоку, сили світла та освітленості існують спеціальні одиниці виміру (люмен, кандела та люкс), то для одиниці виміру яскравості спеціальної назви немає. Щоправда, у старих (до 1963 року) підручниках з фізики, світлотехніки, оптики та в іншій технічній літературі було кілька назв одиниць виміру яскравості: у російськомовній – нит і стильб, в англомовній – фут-ламберт, апостильб та ін. Міжнародна системаСІ жодну з цих одиниць не прийняла, а прийнятої одиниці виміру яскравості спеціальної назви не вигадала.

За одиницю виміру яскравості зараз у всіх країнах прийнята яскравість плоскої поверхні, що випромінює силу світла в 1 кд з одного квадратного метра в напрямку, перпендикулярному поверхні, що світить, тобто 1 кд/м2.

Від чого залежить яскравість предметів?

Насамперед, звичайно, від кількості світла, що на них потрапляє. Але в наведеному прикладі на всі предмети, що лежать на столі, потрапляє однакова кількість світла. Значить, яскравість залежить і від властивостей самих предметів, а саме - від їхньої здатності відбивати падаюче світло.

Здатність предметів відображати падаюче на них світло характеризується коефіцієнтом відображення, що зазвичай позначається грі
ною буквою р. Коефіцієнт відбиття - це відношення величини світлового потоку, відбитого від будь-якої поверхні, до світловому потоку, що падає на цю поверхню від будь-якого джерела світла або світильника:

р = Фотраженим / Фпадаючий.

Чим вищий коефіцієнт відображення предмета, тим світлішим він нам здається. У наведеному прикладі з робочим столом коефіцієнт відображення аркушів паперу вище, ніж палітурки книги, а у цієї палітурки - вище, ніж у папки.

p align="justify"> Коефіцієнт відображення матеріалів залежить як від властивостей самих матеріалів, так і від характеру обробки їх поверхні. Відображення може бути спрямованим у якусь одну сторону або розсіяним у певному тілесному куті. Візьмемо лист звичайного білого паперу або ватману. З якого б боку і під яким би кутом ми на такий аркуш не дивилися, він здається нам однаково світлим, тобто яскравість його в усіх напрямках однакова. Таке відображення називається дифузним чи розсіяним; відповідно, поверхні з таким характером відбиття також називають дифузними. Це неглянцевий папір, більшість тканин, матові фарби, побілка, шорсткі металеві поверхні та багато іншого.

Але якщо ми почнемо полірувати шорстку металеву поверхню, то характер її відображення почне змінюватися. Якщо поверхня відполірована дуже добре, то все світло, що падає на неї, буде відображатися в один бік. При цьому кут, під яким відображається падаюче світло, точно дорівнює куту, під яким він падає на поверхню. Таке відображення називається дзеркальним, а рівність кутів падіння та відображення світла є одним із базових законів світлотехніки: на цьому законі засновані всі методи розрахунків прожекторів та світильників із дзеркальною оптичною частиною.

Крім дзеркального та дифузного відображення, існує спрямовано-розсіяне (наприклад, від погано відполірованих металевих поверхонь, шовкових тканин або від глянцевого паперу), а також змішане (наприклад, від молочного скла). На рис. 5 показано приклади різного характеру відображення матеріалів.

Крива, що характеризує кутовий розподіл коефіцієнта відбиття, називається індикатрисою відбиття.

Для поверхонь з дифузним відображенням яскравість пов'язана з освітленістю простим співвідношенням:

Ldu

Яскравість дзеркальної поверхні дорівнює яскравості предметів, що відбиваються в ній (джерел світла, стелі, стін тощо), помноженої на коефіцієнт відображення:

^дзерк = р Lвідбитих предметів.

З однією з таких характеристик – коефіцієнтом відображення – ми вже познайомилися. Але в природі немає матеріалів, що відображають весь світ, що падає на них, тобто матеріалів, у яких р = 1. Та частка світла, яка не відбивається від матеріалу, в загальному випадку ділиться ще на дві частини: одна частина проходить крізь матеріал, інша поглинається в ньому. Частка світла, що проходить крізь матеріал, характеризується коефіцієнтом пропускання (позначається грецькою літерою т); а частка, яка поглинається – коефіцієнтом поглинання (позначається а):

т = Той, що пройшов / Фпадаючий.

а = Ф поге. ощ. еі. в.о. й/Ф:

поглинений / Фпадаючий.

Співвідношення між цими трьома коефіцієнтами - відображення, поглинання і пропускання - можуть бути різними, але у всіх без винятку випадках сума трьох коефіцієнтів дорівнює одиниці:

р + т + а = 1.

У природі немає жодного матеріалу, у якого хоча б один з трьох коефіцієнтів дорівнював 1. Найбільше дифузне відображення мають свіжий сніг (р ~ 1), хімічно чисті сірчанокислий барій і окис магнію (р = 0,96). Найбільше дзеркальне відображення у чистого полірованого срібла (р = 0,92) і спеціально обробленого алюмінію (за рекламними даними, алюміній марки «Miro» німецької фірми Alanod має р = 0,95).

Розмір коефіцієнта пропускання вказується в довідковій літературі для певної товщини матеріалу (зазвичай на 1 див). До прозорих матеріалів можна віднести особливо чистий кварц і деякі марки поліметилметакрилату (органічного скла), у яких р = 0,99/см.

Гіпотетична (реально неіснуюча!) Речовина з коефіцієнтом поглинання, рівним 1, називається «абсолютно чорним тілом» - до цього поняття ми ще звернемося при поясненні роботи теплових джерел світла.

Як і відображення, пропускання світла може бути спрямованим (у силікатного або органічного скла, полікарбонату, полістиролу, кварцу тощо), дифузним або розсіяним (молочне скло), спрямовано-розсіяним (матоване скло) і змішаним.

Переважна більшість матеріалів по-різному відбиває, пропускає чи поглинає світло з різною довжиною хвилі, тобто різного кольору. Саме ця властивість матеріалів визначає їх колір і створює багатобарвність навколишнього світу. Для повної характеристики світлотехнічних властивостей матеріалів необхідно знати як абсолютні значення їх коефіцієнтів відбиття, пропускання і поглинання, а й розподіл цих коефіцієнтів у просторі (індикатриси) і з довжинам хвиль. Розподіл коефіцієнтів по довжинах хвиль називається спектральними характеристиками (відображення, пропускання чи поглинання).

Усі три названих коефіцієнта є відносними (безрозмірними) величинами і вимірюються у частках одиниці чи відсотках (у тих самих частках, помножених на 100).

1. Світловий потік

Світловий потік - потужність променистої енергії, що оцінюється за світловим відчуттям, що виробляється нею.Енергія випромінювання визначається кількістю квантів, що випромінюються випромінювачем у простір. Енергію випромінювання (променисту енергію) вимірюють у джоулях. Кількість енергії, що випромінюється в одиницю часу, називається потоком випромінювання або променистим потоком. Вимірюється потік випромінювання у ватах. Світловий потік позначається Фе.

де: Qе – енергія випромінювання.

Потік випромінювання характеризується розподілом енергії у часі та у просторі.

У більшості випадків, коли говорять про розподіл потоку випромінювання в часі, не враховують квантового характеру виникнення випромінювання, а розуміють під цим функцію, що дає зміну часу миттєвих значень потоку випромінювання Ф(t). Це припустимо, оскільки кількість фотонів, що випромінюються джерелом в одиницю часу, дуже велика.

По спектральному розподілу потоку випромінювання джерела розбивають на три класи: з лінійним, смугастим та суцільним спектрами. Потік випромінювання джерела з лінійним спектром складається з монохроматичних потоків окремих ліній:

де: Ф - монохроматичний потік випромінювання; Фе – потік випромінювання.

У джерел із смугастим спектром, випромінювання відбувається у межах досить широких ділянок спектру - смуг, відокремлених одна від одної темними проміжками. Для характеристики спектрального розподілу потоку випромінювання із суцільним та смугастим спектрами користуються величиною, яка називається спектральною щільністю потоку випромінювання

де: λ - Довжина хвилі.

Спектральна щільність потоку випромінювання - це характеристика розподілу променистого потоку по спектру і дорівнює відношенню елементарного потоку ΔФeλ відповідного нескінченно малому ділянці до ширини цієї ділянки:

Спектральна щільність потоку випромінювання вимірюється у ватах на нанометр.

У світлотехніці, де основним приймачем випромінювання є око людини, з метою оцінки ефективної дії потоку випромінювання, вводиться поняття світлового потоку. Світловий потік – це потік випромінювання, що оцінюється його дією на око, відносна спектральна чутливість якого визначається усередненою кривою спектральної ефективності, затвердженої МКО.

У світлотехніці використовується і таке визначення світлового потоку: світловий потік – це потужність світлової енергії. Одиниця світлового потоку – люмен (лм). 1лм відповідає світловому потоку, що випромінюється в одиничному тілесному куті точковим ізотропним джерелом із силою світла 1 кандела.

Таблиця 1. Типові світлові величини джерел світла:

Світловий потік Ф, падаючи на тіло, розподіляється на три складові: відбиту тілом Фρ, поглинену Фα і пропущену Фτ. При використовують коефіцієнти: відбиття ρ = Фρ /Ф; поглинання α =Фα /Ф; пропускання = Фτ /Ф.

Таблиця 2. Світлові характеристики деяких матеріалів та поверхонь

2. Сила світла

Розподіл випромінювання реального джерела у навколишньому просторі не рівномірний. Тому світловий потік не буде вичерпною характеристикою джерела, якщо одночасно не визначається розподіл випромінювання з різних напрямків навколишнього простору.

Для характеристики розподілу світлового потоку користуються поняттям просторової густини світлового потоку в різних напрямках навколишнього простору. Просторову щільність світлового потоку, що визначається ставленням світлового потоку до тілесного кута з вершиною в точці розміщення джерела, в межах якого рівномірно розподілений цей потік, називають силою світла:

де: Ф – світловий потік; ω – тілесний кут.

Одиницею сили світла є кандела. 1 кд.

Це сила світла, що випромінюється в перпендикулярному напрямку елементом поверхні чорного тіла, площею 1:600000 м2 при температурі затвердіння платини.
Одиниця сили світла - кандела, кд є однією з основних величин у системі СІ і відповідає світловому потоку 1 лм, рівномірно розподіленому всередині кута тілесного 1 стерадіан (порівн.). Тілесний кут – частина простору, укладена всередині конічної поверхні. Тілесний кутω вимірюється відношенням площі, що вирізається ним із сфери довільного радіусу, до квадрата останнього.

3. Освітленість

Освітленість - це кількість світла або світлового потоку, що падає на одиницю площі поверхні. Вона позначається буквою Е та вимірюється в люксах (лк).

Одиниця освітленості люкс, лк має розмірність люменів на квадратний метр (лм/м2).

Освітленість можна визначити як щільність світлового потоку на поверхні, що освітлюється:

Освітленість не залежить від напряму поширення світлового потоку на поверхню.

Наведемо кілька загальноприйнятих показників освітленості:

Літо, день під безхмарним небом – 100 000 люкс.

Вуличне освітлення – 5-30 люкс

Повний місяць у ясну ніч - 0,25 люкс

4. Відношення між силою світла (I) та освітленістю (Е).

Закон зворотних квадратів

Освітленість у певній точці на поверхні, перпендикулярній до напряму поширення світла, визначається як відношення сили світла до квадрату відстані від цієї точки до джерела світла. Якщо дану відстань ми приймемо за d, то це відношення можна виразити такою формулою:

Для прикладу: якщо джерело світла випромінює світло силою 1200 кд в напрямку, перпендикулярному до поверхні, на відстані 3-х метрів від цієї поверхні, то освітленість (Ер) у точці, де світло досягає поверхні, буде 1200/32 = 133 лк. Якщо поверхня знаходиться на відстані 6м від джерела світла, освітленість буде 1200/62 = 33 лк. Це ставлення називається "закон зворотних квадратів".

Освітленість у певній точці на поверхні, не перпендикулярній до напрямку поширення світла, дорівнює силі світла в напрямку точки вимірювання, розділеної на квадрат відстані між джерелом світла і точкою на площині помноженої на косинус кута γ (γ - кут, утворений напрямом падіння світла і перпендикуляром до цієї площині).

Отже:

Це закон косинуса (рисунок 1).

Мал. 1. До закону косинуса

Для розрахунку горизонтальної освітленості доцільно змінити останню формулу, замінивши відстань між джерелом світла і точкою вимірювання на висоту h від джерела світла до поверхні.

На малюнку 2:

Тоді:

Отримуємо:

За цією формулою розраховується горизонтальна освітленість у точці виміру.

Мал. 2. Горизонтальна освітленість

6. Вертикальна освітленість

Висвітлення тієї ж точки Р вертикальної площині, орієнтованої до джерела світла, можна представити як функцію висоти (h) джерела світла і кута падіння (γ) сили світла (I) (рисунок 3).

світністю

Для поверхонь кінцевих розмірів:

Світність - це щільність світлового потоку, що випускається поверхнею, що світиться. Одиницею світності служить люмен на метр квадратний поверхні, що світиться, що відповідає поверхні площею 1 м2, яка рівномірно випромінює світловий потік 1 лм. У разі загального випромінювання вводиться поняття енергетичної світності випромінюючого тіла (Me).

Одиниця енергетичної світності – Вт/м2.

Світність у цьому випадку можна виразити через спектральну щільність енергетичної світності випромінюючого тіла Meλ(λ)

Для порівняльної оцінки наводимо енергетичні світності до світності деяких поверхонь:

Поверхня сонця - Ме=6107 Вт/м2;

Нитка лампи розжарювання - Ме=2105 Вт/м2;

Поверхня сонця в зеніті - М = 3,1109 лм/м2;

Колба люмінесцентної лампи - М=22103 лм/м2.

Це сила світла, що випромінюється одиницею площі поверхні у певному напрямку. Одиниця виміру яскравості - кандела на квадратний метр (кд/м2).

Поверхня сама по собі може випромінювати світло, як поверхню лампи, або відбивати світло, що надходить з іншого джерела, наприклад, поверхню дороги.

Поверхні з різними властивостями відбиття при однаковій освітленості матимуть різний ступінь яскравості.

Яскравість, що випромінюється поверхнею dA під кутом Ф до проекції цієї поверхні, дорівнює відношенню сили світла, що випромінюється в даному напрямку, до проекції поверхні, що випромінює (рис. 4).

Мал. 4. Яскравість

Як сила світла, і проекція випромінюючої поверхні, не залежить від відстані. Отже, яскравість також залежить від відстані.

Декілька практичних прикладів:

Яскравість поверхні сонця – 2000000000 кд/м2

Яскравість люмінесцентних ламп – від 5000 до 15000 кд/м2

Яскравість поверхні повного місяця - 2500 кд/м2

Штучне освітлення доріг – 30 люкс 2 кд/м2