Dnes vám povíme vše o vzorci osvětlení pro otevřené prostory a interiéry a také uvedeme velikost světelného toku za různých okolností.
Svíčka a kolovrat
Před rozšířenou elektrifikací bylo zdrojem světla slunce, měsíc, oheň a svíčka. Vědci již v patnáctém století dokázali vytvořit systém čoček pro zvýšení osvětlení, ale většina lidí pracovala a žila při svíčkách.
Některým bylo líto utrácet peníze za vosková světla nebo tento způsob, jak si prodloužit den, prostě nebyl k dispozici. Poté použili alternativní možnosti paliva – olej, živočišný tuk, dřevo. Například ruské selky ze středního pruhu celý život tkaly len při světle pochodně. Čtenář se může ptát: "Proč se to muselo dělat v noci?" Koeficient přirozeného světla během dne je totiž mnohem vyšší. Faktem je, že přes den měly rolnické ženy mnoho jiných starostí. Kromě toho je proces tkaní velmi pečlivý a vyžaduje klid. Pro ženy bylo důležité, aby na plátno nikdo nešlápl, aby si děti nepletly nitky a muži neodváděli pozornost.
U takového života však existuje jedno nebezpečí: světelný tok (formulujemedát o něco nižší) od hořáku je velmi nízká. Oči se namáhaly a ženy rychle ztratily zrak.
Osvětlení a učení
Když jdou prvňáčci prvního září do školy, s nadšením očekávají zázraky. Jsou zachyceny pravítkem, květinami, krásným tvarem. Zajímá je, jaký bude jejich učitel, se kterým budou sedět v jedné lavici. A člověk si tyto pocity pamatuje po zbytek svého života.
Ale když posílají své děti do školy dospělí, měli by myslet na prozaičtější věci než na radost nebo zklamání. Rodiče a učitelé se zajímají o pohodlí stolu, velikost třídy, kvalitu křídy a vzorec osvětlení v místnosti. Tyto ukazatele mají normy pro děti všech věkových kategorií. Školáci by proto měli být vděční, že si lidé předem promysleli nejen učivo, ale i materiální stránku problematiky.
Osvětlení a práce
Ne nadarmo školy provádějí inspekce, při kterých se uplatňuje vzorec pro výpočet osvětlení místností pro třídy. Desetileté nebo jedenáctileté děti nedělají nic jiného, než že čtou a píší. Večer pak dělají domácí úkoly, opět se neloučí s propiskami, sešity a učebnicemi. Poté se moderní teenageři také drží různých obrazovek. V důsledku toho je celý život školáka spojen se zátěží zraku. Ale škola je jen začátek života. Dále všichni tito lidé čekají na univerzitu a práci.
Každý typ práce vyžaduje svůj vlastní světelný výkon. Výpočtový vzorec s tím vždy počítáčlověk dělá 8 hodin denně. Například hodinář nebo klenotník musí zvážit ty nejmenší detaily a odstíny barev. Proto pracoviště lidí v této profesi vyžaduje velké a jasné lampy. Botanik, který studuje rostliny deštného pralesa, naopak potřebuje neustále pobývat v šeru. Orchideje a bromélie jsou zvyklé na to, že horní patro stromů zabírá téměř všechno sluneční světlo.
Formule
Přicházíme přímo do vzorce osvětlení. Její matematický výraz vypadá takto:
Eυ=dΦυ / dσ.
Pojďme se na výraz podívat blíže. Je zřejmé, že Eυ je osvětlení, potom Φυ je světelný tok a σ je malá jednotka plochy, na kterou tok dopadá. Je vidět, že E je integrální hodnota. To znamená, že se berou v úvahu velmi malé segmenty a kusy. To znamená, že vědci sečtou osvětlení všech těchto malých oblastí, aby získali konečný výsledek. Jednotkou osvětlení je lux. Fyzikální význam jednoho luxu je takový světelný tok, pro který připadá jeden lumen na metr čtvereční. Lumen je zase velmi specifická hodnota. Označuje světelný tok vyzařovaný bodovým izotropním zdrojem (proto monochromatické světlo). Svítivost tohoto zdroje je rovna jedné kandele na prostorový úhel jednoho steradiánu. Jednotka osvětlení je komplexní hodnota, která zahrnuje pojem „kandela“. Fyzikální význam poslední definice je následující: intenzita světla ve známém směru ze zdroje, kterývyzařuje monochromatické záření o frekvenci 540 1012 Hz (vlnová délka leží ve viditelné oblasti spektra) a energetická náročnost světla je 1/683 W/sr.
Koncepty světla
Samozřejmě, že všechny tyto koncepty na první pohled vypadají jako kulový kůň ve vakuu. Takové zdroje v přírodě neexistují. A pozorný čtenář si jistě položí otázku: "Proč je to nutné?" Ale fyzici mají potřebu porovnávat. Proto musí zavést určité normy, kterými se musí řídit. Vzorec osvětlení je jednoduchý, ale mnohé může být nejasné. Pojďme to rozebrat.
Index "υ"
Index υ znamená, že hodnota není zcela fotometrická. A to je způsobeno tím, že lidské schopnosti jsou omezené. Oko například vnímá pouze viditelné spektrum elektromagnetického záření. Navíc lidé vidí centrální část této škály (označuje zelenou barvu) mnohem lépe než okrajové oblasti (červená a fialová). To znamená, že ve skutečnosti člověk nevnímá 100% fotonů žluté nebo modré barvy. Současně existují zařízení, která takovou chybu nemají. Snížené hodnoty, se kterými vzorec osvětlení funguje (například světelný tok) a které jsou označeny řeckým písmenem "υ", jsou korigovány pro lidské vidění.
Generátor monochromatického záření
V samotném základu, jak je uvedeno výše, je počet fotonů s určitou délkouvlny, které jsou emitovány v určitém směru za jednotku času. I ten nejmonochromatičtější laser má určitou distribuci vlnových délek. A určitě na něčem musí být. To znamená, že fotony nejsou emitovány všemi směry. Ale ve vzorci je něco jako „bodový zdroj světla“. Jedná se o další model určený ke sjednocení určité hodnoty. A tak se nedá nazvat jediný objekt vesmíru. Bodový zdroj světla je tedy fotonový generátor, který emituje stejný počet kvant elektromagnetického pole ve všech směrech, jeho velikost je rovna matematickému bodu. Existuje však jeden trik, může to udělat ze skutečného objektu bodový zdroj: pokud je vzdálenost, na kterou dosáhnou fotony, velmi velká ve srovnání s velikostí generátoru. Naše centrální hvězda Slunce je tedy disk, ale vzdálené hvězdy jsou body.
Altán, dobře, park
Pozorný čtenář si jistě všiml následujícího: za jasného slunečného dne se zdá, že otevřená plocha je mnohem více osvětlená než mýtina nebo trávník uzavřený na jedné straně. Proto je pobřeží tak lákavé: je tam vždy slunečno a teplo. Ale i velká mýtina v lese je temnější a chladnější. A mělká studna je v nejjasnějším dni špatně osvětlená. Pokud totiž člověk vidí jen část oblohy, do jeho oka se dostane méně fotonů. Koeficient přirozeného osvětlení se vypočítá jako poměr toku světla z celé oblohy k viditelné oblasti.
Kruh, ovál, úhel
Tohle všechnopojmy souvisejí s geometrií. Nyní však budeme hovořit o jevu, který přímo souvisí s osvětlovacím vzorcem a v důsledku toho s fyzikou. Dosud se předpokládalo, že světlo dopadá na povrch kolmo, přísně dolů. To je samozřejmě také přiblížení. Za této podmínky vzdálenost od světelného zdroje znamená pokles osvětlení v poměru k druhé mocnině vzdálenosti. Hvězdy, které člověk vidí na obloze pouhým okem, se tedy buď nacházejí nedaleko od nás (všechny patří do galaxie Mléčná dráha), nebo jsou velmi jasné. Ale pokud světlo dopadá na povrch pod úhlem, věci jsou jiné.
Přemýšlejte o baterce. Poskytuje kulatý bod světla, když je nasměrován přísně kolmo ke stěně. Pokud ji nakloníte, skvrna změní tvar na ovál. Jak víte z geometrie, ovál má větší plochu. A jelikož je baterka stále stejná, znamená to, že intenzita světla je stejná, ale je jakoby „rozmazaná“na velké ploše. Intenzita světla závisí na úhlu dopadu podle zákona kosinusu.
Jaro, zima, podzim
Název zní jako název krásného filmu. Ale přítomnost ročních období přímo závisí na úhlu, pod kterým světlo dopadá na nejvyšší bod na povrchu planety. A v tuto chvíli nejde jen o Zemi. Roční období existují na jakémkoli objektu ve sluneční soustavě, jehož osa rotace je nakloněna vzhledem k ekliptice (například na Marsu). Čtenář již pravděpodobně uhádl: čím větší je úhel sklonu, tím méně fotonů na čtvereční kilometr povrchu za sekundu. Abysezóna bude chladnější. V okamžiku největší odchylky planety na polokouli vládne zima, v okamžiku nejmenšího - léto.
Čísla a fakta
Aby to nebylo nepodložené, zde jsou některé údaje. Varujeme vás: všechny jsou zprůměrované a nejsou vhodné pro řešení konkrétních problémů. Kromě toho existují adresáře osvětlení povrchu různými typy zdrojů. Je lepší se na ně při výpočtech odvolávat.
- Ve vzdálenosti od Slunce k libovolnému bodu ve vesmíru, která se přibližně rovná vzdálenosti k Zemi, je osvětlení sto třicet pět tisíc luxů.
- Naše planeta má atmosféru, která část záření pohlcuje. Proto je povrch Země osvětlen maximálně sto tisíci luxy.
- Letní střední zeměpisné šířky jsou osvětleny v poledne sedmnácti tisíci luxy za jasného počasí a patnácti tisíci luxy za zataženého počasí.
- Za úplňkové noci je osvětlení dvě desetiny luxu. Světlo hvězd za bezměsíčné noci je pouze jedna nebo dvě tisíciny luxu.
- Čtení knihy vyžaduje alespoň třicet až padesát luxů osvětlení.
- Když člověk sleduje film v kině, světelný tok je asi sto luxů. Nejtmavší scény budou mít indikátor osmdesát luxů a obraz jasného slunečného dne „vytáhne“sto dvacet.
- Západ nebo východ slunce nad mořem poskytne osvětlení asi tisíc luxů. Přitom v hloubce padesáti metrů bude osvětlení asi 20 luxů. Voda velmi dobře absorbuje sluneční světlo.
