Што е интензитет на светлина. Што е интензитетот на светлината и зошто е важен?

Дозволете ни да ја утврдиме врската помеѓу поместувањето x на честичките на медиумот што учествува во брановиот процес и растојанието y на овие честички од изворот на осцилации O за секој момент од времето, за поголема јасност, да разгледаме попречен бран сите последователни размислувања

ќе важи и за надолжен бран. Нека изворните осцилации се хармонични (види § 27):

каде А е амплитудата, кружната фреквенција на осцилациите. Тогаш сите честички на медиумот исто така ќе влезат во хармонски вибрации со иста фреквенција и амплитуда, но со различни фази. Во медиумот се појавува синусоидален бран, прикажан на сл. 58.

Графикот на бранови (сл. 58) е површно сличен на графикот на хармоничните осцилации (сл. 46), но во суштина тие се различни. Графикот на осцилација го претставува поместувањето на дадена честичка во функција на времето. Графикот на бранови ја претставува зависноста на поместувањето на сите честички на медиумот од растојанието до изворот на осцилации во даден момент во времето. Тоа е како снимка од бран.

Да разгледаме одредена честичка C која се наоѓа на растојание y од изворот на осцилации (честичка O). Очигледно е дека ако честичката О веќе осцилира, тогаш честичката C сè уште осцилира само таму каде што е времето на ширење на осцилациите од до C, т.е. времето во кое бранот го поминал патот y. Тогаш равенката на вибрации на честичката C треба да се запише на следниов начин:

Но, каде е брзината на ширење на бранот? Потоа

Врската (23), која ни овозможува да го одредиме поместувањето на која било точка на бранот во секое време, се нарекува бранова равенка. Со воведување на брановата должина X во предвид како растојание помеѓу двете најблиски точки на бранот кои се во иста фаза, на пример, помеѓу две соседни бранови гребени, можеме да и дадеме на брановата равенка различна форма. Очигледно, брановата должина е еднаква на растојанието преку кое осцилацијата се шири во период со брзина

каде е фреквенцијата на бранот. Потоа, заменувајќи се во равенката и земајќи предвид дека добиваме други форми на равенката на брановите:

Бидејќи минувањето на брановите е придружено со вибрации на честички на медиумот, енергијата на вибрациите се движи во просторот заедно со бранот. Енергијата пренесена од бран по единица време низ единица површина нормална на зракот се нарекува интензитет на бран (или густина на енергетскиот флукс). Добиваме израз за интензитетот на бранот

Процесот на бранови е поврзан со ширење на енергијата (Д)во вселената. Квантитативната енергија карактеристика на овој процес е проток на енергија (Ф) - односот на енергијата пренесена од бран низ одредена површина до времето (t) во кое се случува овој пренос. Ако преносот на енергија се одвива подеднакво, тогаш: Ф = Е/т, а за општиот случај протокот го претставува дериватот на енергија во однос на времето - Ф = d E / d t. Единицата за проток на енергија е иста како и единицата за моќност J/s = W.

Интензитетот на бранот (или густината на енергетскиот флукс) (I)-сооднос на енергетскиот флукс со областа (S) на површината која се наоѓа нормално на правецот на ширење на бранот. Да ја распредели енергијата рамномерно по површината низ која минува бранот I = F / Sи во општиот случај - I = dФ / dS. Интензитетот се мери во W/m2.

Забележете дека интензитетот е физичкиот параметар кој, на примарно ниво, го одредува степенот на физиолошка сензација што се јавува под влијание на брановиот процес (на пример, звук или светлина).

Да го замислиме како паралелепипед со должина лобласта на медиумот во кој се шири бранот. Површината на паралелепипедното лице, која е нормална на правецот на брзината на бранот v, ќе биде означена со С(види Сл.9) . Да ја претставиме волуметриската густина на енергијата на осцилаторното движење w,претставувајќи ја количината на енергија по единица волумен:
w = E /В. За време на тпреку платформата Сенергија ќе помине еднаква на производот од волуменот V = l S = v т Сза волуметриска густина на енергија:

E = w v т С.(25)

Поделувајќи ја левата и десната страна на формулата (25) по време и површина, добиваме израз кој го поврзува интензитетот на бранот и брзината на неговото ширење. Вектор чиј модул е ​​еднаков на интензитетот на бранот и чија насока се совпаѓа со насоката на неговото ширење се нарекува Умов вектор :

Формулата (26) може да се претстави во малку поинаква форма. Имајќи предвид дека енергијата на хармониските вибрации (види формула (7)) и изразување на масата мпреку густината на материјата ри волумен В, за волуметриската густина на енергија добиваме: w =. Тогаш формулата (26) ја добива формата:

. (27)

Значи, интензитетот на еластичниот бран, одреден со векторот Умов, е директно пропорционален на брзината на неговото ширење, квадратот на амплитудата на осцилациите на честичките и квадратот на фреквенцијата на осцилацијата.

Интензитет- скаларна физичка големина која квантитативно ја карактеризира моќноста што ја пренесува бранот во насока на ширење. Нумерички, интензитетот е еднаков на бранот на моќноста на зрачењето просечен во текот на периодот на осцилација што минува низ една област лоцирана нормално на насоката на ширење на енергијата. Во математичка форма ова може да се изрази на следниов начин:

каде е периодот на бранот, е моќта што ја пренесува бранот низ областа.

Интензитетот на бранот е поврзан со просечната енергетска густина во бранот и брзината на ширење на бранот со следнава врска:

Единицата на интензитет во Меѓународниот систем на единици (SI) е W/m², во системот GHS е erg/s cm².

Волуметриска густина на енергијаелектромагнетното поле во линеарна изотропна средина, како што е познато од електродинамиката, е дадено со изразот (тука ја земавме предвид и врската помеѓу векторите ЕИ Нво електромагнетен бран):

Векторот на густина на енергетскиот флукс на електромагнетниот бран (она што се нарекува Umov вектор во теоријата на еластични бранови) се нарекува вектор Umov-Poynting, или почесто едноставно Poynting вектор Р :

Се нарекува модулот на просечниот Poynting вектор интензитетелектромагнетен бран:

Во случај на синусоидална монохроматска рамнина (кога рамнините на вектори на осцилација ЕИ Нне се менуваат со времето) на електромагнетен бран што се шири во правец X:

за интензитет излегува:

Треба да се забележи дека интензитетот на електромагнетниот бран зависи од амплитудата (или електричното или магнетното поле; тие се поврзани), но не зависи од фреквенцијата на бранот - за разлика од интензитетот на еластичните механички бранови.

Концептот на кохерентност.

Во физиката, кохерентноста е корелација (конзистентност) на неколку осцилаторни или бранови процеси во времето, што се манифестира кога ќе се додадат. Осцилациите се кохерентни ако нивната фазна разлика е константна со текот на времето, а при собирање на осцилациите се добива осцилација со иста фреквенција.

Класичниот пример на две кохерентни осцилации се две синусоидни осцилации со иста фреквенција.

Кохерентноста на брановите значи дека во различни просторни точки бранот осцилира синхроно, односно фазната разлика помеѓу две точки не зависи од времето. Оттука, недостатокот на кохерентност е ситуација кога фазната разлика помеѓу две точки не е константна, туку се менува со текот на времето. Оваа ситуација може да се случи ако бранот не бил генериран од еден емитер, туку од збир на идентични, но независни (односно, неповрзани) емитери.

Проучувањето на кохерентноста на светлосните бранови води до концептите на временска и просторна кохерентност. Кога електромагнетните бранови се шират во брановоди, може да се појават фазни сингуларности. Во случај на водни бранови, кохерентноста на бранот се одредува со таканаречената втора периодичност.

Без кохерентност, невозможно е да се набљудува таков феномен како мешање.

Пречки во бранови- взаемно зголемување или намалување на добиената амплитуда на два или повеќе кохерентни бранови кога тие се надредени еден на друг. Придружуван од наизменични максими (антиноди) и минимум (јазли) на интензитет во просторот. Резултатот од пречки (шара на пречки) зависи од разликата помеѓу брановите што се преклопуваат фази.

Сите бранови можат да пречат, но стабилна шема на пречки ќе се забележи само ако брановите имаат иста фреквенција и осцилациите во нив не се ортогонални. Интерференцијата може да биде стационарна и нестационарна. Само целосно кохерентни бранови можат да произведат стационарна шема на пречки. На пример, два сферични бранови на површината на водата, кои се шират од два кохерентни точкасти извори, по пречки, ќе дадат добиен бран, чиј преден дел ќе биде сфера.

За време на пречки, брановата енергија се прераспределува во просторот. Ова не е во спротивност со законот за зачувување на енергијата бидејќи, во просек, за голем регион од вселената, енергијата на добиениот бран е еднаква на збирот на енергиите на брановите кои пречат.

Кога некохерентните бранови се суперпонираат, просечната квадратна амплитуда (односно, интензитетот на добиениот бран) е еднаква на збирот на квадратните амплитуди (интензитети) на надредените бранови. Енергијата на добиените осцилации на секоја точка на медиумот е еднаква на збирот на енергиите на неговите осцилации предизвикани од сите некохерентни бранови одделно. Тоа е разликата помеѓу добиениот интензитет на брановиот процес и збирот на интензитетите на неговите компоненти што е знак на пречки.

На човекот му треба осветлување не само за ориентација и извршување на какви било дејства во мракот, туку и за одржување на психолошко здравје и удобност. Покрај тоа, вештачкото осветлување им овозможува на работниците да продолжат да ги извршуваат своите работни задачи во вечерните часови и во текот на ноќта. Сепак, треба да изберете светилки и светилки врз основа на нивните карактеристики, од кои најважна е светлосната ефикасност, која се мери во лумени по вати (lm/W). Во самата просторија, исто така е неопходно да се контролира нивото на осветлување и, земајќи го предвид ова, да се изберат неговите извори.

Png?.png 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/03/1-harakteristiki.png 764w" sizes="(max-width: 600px) 100vw, 600px">

Светлосни параметри

Видови на светлина

Најкорисното и најбезбедно осветлување е, се разбира, природно. Има топла нијанса и не им штети на очите.

Забелешка!Во однос на нивните параметри, најблиску до овој тип беа светилки со вжарено, кои се карактеризираа со црвеникав сјај. Тие не предизвикуваа иритација на очите и, во однос на емитираниот спектар, беа речиси идентични со природната светлина од сонцето што влегува во просториите преку прозорците.

Развојот на технологијата доведе до појава на многу опции за уреди за осветлување, така што при купувањето, треба да обрнете внимание на карактеристиките што се наведени на пакувањето на светилката.

Дополнителни информации.Така, топлото светло се препорачува да се постави во станови или станбени згради, неутрално светло се препорачува за осветлување канцеларии и производствени работилници. Ладно - ефикасно се користи во простории каде што се врши работа со мали делови. Често се користи и во суптропските клими, каде што оваа сенка создава чувство на свежина.

Jpg?.jpg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/03/2-tipy.jpg 704w" sizes="(max-width: 600px) 100vw, 600px">

Видови на осветлување

Така, изборот на сијалица влијае не само на осветлувањето на просторот, туку и на моралната и психолошката состојба на вработен на работа или лице во стан.

Карактеристики на прозрачниот флукс

Кога купуваат светилки, купувачите често не знаат или не размислуваат за одговорот на прашањето како се мери светлината, а сепак има доста такви индикатори:

  • Излез на светлина;
  • Моќта на светлината;
  • Интензитет;
  • Осветленост.

Сите овие се физички својства на светлосниот флукс што може да се измерат со посебни уреди. здравјето на очите и нервниот систем.

Светлосен излез

Светлосниот излез е најважниот параметар. Го рефлектира односот на прозрачниот флукс што го испушта сијалица или друг уред со моќта што ја троши. Според тоа, неговите мерни единици се лумени по вати (lm/W). Овој параметар ви овозможува да ја оцените економската ефикасност на методот на осветлување.

Png?.png 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/03/3-otdacha-768x279..png 900w" sizes="(max-width: 600px) 100vw, 600px">

Светлосен излез на различни уреди

Колку е поголема светлосната ефикасност, толку поефикасно се користи енергијата, што значи дека се оптимизираат комуналните трошоци, што станува особено важно во контекст на постојано зголемување на тарифите. Поради оваа причина, штедливите светилки, кои обезбедуваат еден од највисоките соодноси lm/W, се многу популарни.

Моќта на светлината

Карактеристиката на зрачењето не е само излезот на светлината, туку и силата со која неговата енергија се движи од една точка во вселената во друга во одреден временски период. Мора да се земе предвид дека интензитетот на светлината може да го промени правецот на движење во зависност од условите поставени од уредот што го генерира протокот.

Jpg?.jpg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/03/4-jarkost-i-nasyshchennost.jpg 700w" sizes="(max-width: 600px) 100vw, 600px">

Осветленост и заситеност на светлината

Овој параметар може да се мери во кандели.

Важно!При изборот на светилка, треба да обрнете внимание и на опишаниот параметар, само врската не е толку директна како во случајот со прозрачна ефикасност. Нивото на јачина треба да се избере врз основа на стандардната вредност што треба да ја има единицата за осветленост на прозрачна површина. Овој индикатор може да се најде во различни стандарди, како и во градежни кодови. Таа варира во зависност од намената на просторијата, нејзината конфигурација итн.

Интензитетот на светлината

Оваа карактеристика често се нарекува илуминација или сатурација. Го претставува односот на прозрачниот флукс со областа на објектот на кој паѓа. Оваа единица за осветленост на прозрачна површина се мери во лукс.

Осветленост

Светлосниот интензитет поделен со единица површина се нарекува осветленост. Се мери во кандели по квадратен метар. Изворот дистрибуира зрачење што осветлува одредена област. Колку е поголема површината, толку е соодветно поголема осветленоста на светлината. Овој параметар, исто така, ја карактеризира ефикасноста на изворот на осветлување, а неговото мерење е потребно за да се пресмета потребниот број на уреди за осветлување во просторијата и, соодветно, да се дизајнира нивната локација и жици.

Jpg?.jpg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/03/5-jarkost-150x150..jpg 680w" sizes="(max-width: 600px) 100vw, 600px">

Светло со висока осветленост

Така, прозрачниот флукс има неколку параметри и не е секогаш јасно на кој од нив да се обрне внимание при купување уреди за осветлување. Тешко е за просечниот потрошувач да разбере што е светлосна ефикасност, како заситеноста се разликува од осветленоста итн. Згора на тоа, неинформативни за неупатените се и мерните единици кои се означени на кутиите: lm/W, cd, cd/sq.m, сето тоа личи на хиероглифи, од кои не е јасно колку сијалици и со кои карактеристики треба да ги купите. Затоа, за да се пресмета бројот на уреди за осветлување, се препорачува или да се користат услугите на професионалци или специјален калкулатор што може да се најде на Интернет.

Видео

Процесот на бранови е поврзан со ширење на енергијата (Д)во вселената. Квантитативната енергија карактеристика на овој процес е проток на енергија(Ф) -односот на енергијата пренесена од бран преку некоја површина до времето (t),за што се врши овој пренос. Ако преносот на енергија се одвива подеднакво, тогаш: Ф = Е/т, а за општиот случај протокот го претставува дериватот на енергија во однос на времето - Ф = d E / d t. Единицата за проток на енергија е иста како и единицата за моќност J/s = W.

Интензитетот на бранот (или густината на енергетскиот флукс) (I) -сооднос на протокенергија на површината (S) на површината која се наоѓа нормално на правецот на ширење на бранот. За рамномерно распоредување на енергијата на површината низ која минува бранот: Јас =F/Sи во општиот случај - I = dФ / dS. Интензитетот се мери во W/m2.

Забележете дека интензитетот е физичкиот параметар кој, на примарно ниво, го одредува степенот на физиолошка сензација што се јавува под влијание на брановиот процес (на пример, звук или светлина).

Да го замислиме како паралелепипед со должина лобласта на медиумот во кој се шири бранот. Областа на паралелепипедното лице што е нормално на правецот на брзината на бранот v , означете со С(види Сл.9) . Ајде да воведеме волуметриска енергетска густина на вибрационо движење w , претставувајќи ја количината на енергија по единица волумен: w = Е /В . За време на тпреку платформата Сенергија ќе помине еднаква на производот на волуменот В = l S =v т Сза волуметриска густина на енергија:

Е =w v т С.(25)

Поделувајќи ја левата и десната страна на формулата (25) по време и површина, добиваме израз кој го поврзува интензитетот на бранот и брзината на неговото ширење. Вектор чиј модул е ​​еднаков на интензитетот на бранот и чија насока се совпаѓа со насоката на неговото ширење се нарекува Umov вектор:

. (26)

Формулата (26) може да се претстави во малку поинаква форма. Имајќи предвид дека енергијата на хармониските вибрации (види формула (7))
и изразување на масата мпреку густината на материјата и волумен В , за волуметриската густина на енергија добиваме: w =
. Тогаш формулата (26) ја добива формата:

. (27)

Значи, интензитетот на еластичниот бран, одреден со векторот Умов, е директно пропорционален на брзината на неговото ширење, квадратот на амплитудата на осцилациите на честичките и квадратот на фреквенцијата на осцилацијата.

8. Доплер ефект

Доплеровиот ефект се состои од промена на фреквенцијата на брановите што ги перцепира некој приемник (набљудувач) во зависност од релативната брзина на изворот на бранот и набљудувачот.

Кога изворот и приемникот се неподвижни (сл. 10.а), тогаш, природно, фреквенцијата на брановите снимени од некој приемник се совпаѓа со фреквенцијата на брановите емитирани од изворот: ist = итн . Ако некој извор се приближува до неподвижен приемник со одредена брзина v ist, тогаш неговото движење предизвикува „компресија“ на бранот - растојанието помеѓу брановите врвови се намалува - периодот и брановата должина се намалуваат итн, регистриран од примачот. Постои зголемување на фреквенцијата на процесот на воочени бранови: итн > ist(види Сл. 10.б).

За овој случај, квантитативна врска помеѓу фреквенцијата на емитираните бранови, брзината на изворот и фреквенцијата снимена од стационарен уред за прием може да се утврди од следните размислувања.

Бранова должина согледана од примачот:

итн = (v В - v ist ) Т ist , (28)

Каде v В - брзината на ширење на бранот во однос на неподвижниот извор, Т ist- периодот на овие бранови. Така, за извор кој се приближува до приемникот, брановата должина се скратува. Воочената фреквенција се зголемува:

итн =
или итн =
ist . (29)

Кога го оддалечувате изворот од ресиверот (сл. 10.в):

итн =
ist . (30)

За општиот случај кога изворот и приемникот се движат:

итн =
ist (31)

Знакот плус во броителот на формулата (30) и знакот минус во неговиот именител одговараат на конвергенцијата на изворот и примачот, а спротивните знаци одговараат на нивното меѓусебно растојание.