Care este luminozitatea unei surse de lumină și luminozitatea unei suprafețe reflectorizante

Pentru a calcula iluminarea diferitelor suprafețe, uneori este foarte convenabil să considerăm sursele de lumină ca surse punctuale. Dar, în realitate, nu există surse punctuale de lumină, ele au întotdeauna o anumită dimensiune specifică și propria lor formă. O lampă, un candelabru, o lampă de podea, un far de căutare etc. sunt reale, adică nu sunt surse de lumină punctuale care nu pot fi caracterizate doar prin puterea luminii.

Dacă, de exemplu, considerăm o bilă luminoasă situată la distanță și o comparăm cu o altă bilă luminoasă, cu exact aceeași intensitate a luminii, dar cu un diametru diferit, se dovedește că, deși bilele creează aceeași iluminare la distanțe egale, totuși pentru observator ele ele arată diferit: o bilă cu un diametru mai mic arată mai strălucitoare decât o bilă mai mare.

Motivul acestui fenomen este că, deși intensitatea luminoasă a bilelor este aceeași, una dintre ele are o suprafață mai mare de radiație, iar cealaltă are una mai mică. Aceasta înseamnă că puterea luminii emise dintr-o zonă a unității nu este aceeași pentru aceste surse și acest parametru este evident mai mare pentru o minge mică.

Dar chiar dacă începem să luăm în considerare un fel de sursă de lumină de la o anumită distanță, atunci pentru noi va conta nu atât suprafața reală a suprafeței care emite lumină cât zona vizibilă, adică dimensiunea acesteia în proiecție pe planul de observare perpendicular pe direcția privirii noastre.

Astfel, pentru ca un observator să caracterizeze pe deplin o sursă de lumină reală care are dimensiuni și formă, el trebuie să cunoască atât intensitatea luminii sursei, cât și magnitudinea intensității luminii pe unitatea de suprafață a suprafeței vizibile a sursei.

Acest raport se numește luminozitatea L a sursei setului, iar dacă intensitatea luminii este egală cu I, iar aria vizibilă este egală cu s, atunci luminozitatea sursei de lumină va fi egală (intensitatea luminii poate fi descrisă aici prin fluxul de lumină și unghiul solid, atunci luminozitatea va fi egală cu fluxul de lumină emis de aria unității a suprafeței vizibile a sursei de lumină în interiorul unghiului unitar solid):

În surse de lumină, luminozitatea diferitelor secțiuni ale acestora este diferită: într-o lampă fluorescentă, marginile becului sunt mai întunecate, iar flacăra lumânării este mai strălucitoare în haloul din jurul fitilului, etc. Luminozitatea depinde, de asemenea, puternic de ce parte ne uităm la sursă.

Dacă, de exemplu, privești arcul de sudare din întâmplare, atunci în direcția perpendiculară pe descărcare, se va dovedi mai luminos decât atunci când privești același arc din lateral. Adică luminozitatea caracterizează suprafața care emite lumină într-o direcție selectată, strict definită. Aceasta este o caracteristică foarte importantă, deoarece strălucirea noastră este cea care răspunde la luminozitate (intensitatea luminoasă pe unitatea de suprafață), și nu la intensitatea luminoasă în sine.

Intensitatea luminoasă se măsoară în candela, respectiv luminozitatea - în candela pe metru pătrat. O candelă pe metru pătrat este o luminozitate atât de mare încât posedă un plan luminos, dând lumină de la fiecare metru pătrat cu o forță de 1 candelă (Cd) în direcția perpendiculară pe plan. De exemplu, aici sunt luminozitățile aproximative ale unor surse comune de lumină:

Acționând asupra ochilor noștri, sursele de lumină pot fi periculoase. Dacă luminozitatea este peste 160.000 de candele pe metru pătrat, va provoca dureri în ochi. Pentru a evita efectele nocive ale luminii strălucitoare, omenirea a învățat diverse trucuri.

Becurile cu lămpi incandescente puternice sunt făcute opace și de dimensiuni mari, pentru a împrăștia lumina, pentru a o emite nu dintr-o zonă mică a filamentului, ci dintr-o suprafață mare a becului sau a umbrei. Deci luminozitatea este redusă la siguranță pentru ochi, iar iluminarea rămâne aproape complet neschimbată.

Dacă vorbim de suprafețe reflectorizante, cum ar fi pereți vopsiți, ecrane de proiecție, produse decorative etc., acestea prezintă proprietăți reflectorizante difuze în ceea ce privește sursa de lumină. Aceasta înseamnă că reflectă parțial incidentul luminos asupra lor, iar acum ei înșiși acționează ca surse de lumină de luminozitate medie, dar de o zonă vastă.

Acest lucru se joacă în mâinile noastre, deoarece sursele de lumină standard (lampă, lampă, lumânare, candelabru, felinar) au luminozitate semnificativă, dar o suprafață mică. Între timp, suprafața iluminată va avea o luminozitate proporțională cu cea a acesteia expunere la lumină E, deoarece cu cât scade fluxul luminos pe suprafața reflectorizantă, cu atât luminozitatea sa va fi mai mare.

Și luminozitatea acestei suprafețe va fi proporțională cu albedo r (din latina albus - alb) - caracteristica reflectivității difuze a suprafeței. Cu cât este mai mare albedo r, adică o parte mai mare a fluxului luminos incident risipit de suprafață, cu atât este mai mare luminozitatea unei astfel de suprafețe.

Deci, luminozitatea suprafeței iluminate este proporțională cu produsul albedului și iluminării, iar în direcții diferite luminozitatea va fi diferită - în funcție de modelul de împrăștiere a suprafeței iluminate.

Dacă suprafața împrăștie uniform incidentul luminos pe ea, atunci luminozitatea în orice direcție este calculată simplu. Dacă diagrama de împrăștiere este complexă, calcularea luminozității se va transforma într-o sarcină destul de complicată.

Pentru împrăștiere uniformă este suficient să folosiți formula (iluminarea - în lux, luminozitatea - candelele pe metru pătrat):

Să presupunem că există un ecran de proiecție cu un albedo de 0,8, iar iluminarea este de 60 Lux, atunci luminozitatea va fi de 0,8 * 60 / 3,14 = 15,3 candela pe metru pătrat. Iată exemple de suprafețe foarte comune și luminozitatea lor:

Vedeți și cu noi:

Tipuri de lămpi electrice - care sunt mai bune și care este diferența

Eficiență luminoasă a diferitelor tipuri de lămpi

Cum să alegeți o lampă LED în funcție de putere