Будь-хто починає вивчати характеристики світильників та окремих видів ламп, обов'язково стикається з такими поняттями як освітленість, світловий потік та сила світла. Що вони означають та чим відрізняються один від одного?
Спробуємо простими, зрозумілими всім словами, розібратися у цих величинах. Як вони пов'язані між собою, їх одиниці виміру і яким чином усю цю справу можна виміряти без спеціальних приладів.
Що таке світловий потік
У старі добрі часи, основним параметром за яким вибирали лампочку до передпокою, на кухню, до зали, була її потужність. Ніхто ніколи й не замислювався питати в магазині про якісь люмени чи кандели.
Сьогодні з бурхливим розвитком світлодіодів та інших видів ламп похід у магазин за новими екземплярами супроводжується купою питань не тільки за ціною, а й за їх характеристиками. Одним із найважливіших параметрів є світловий потік. 
Говорячи простими словами, світловий потік – це кількість світла, що дає світильник.
Однак не плутайте світловий потік світлодіодів окремо зі світловим потоком світильників у зборі. Вони можуть суттєво відрізнятися. 
Треба розуміти, що світловий потік це лише одна з безлічі характеристик джерела світла. Причому його величина залежить:
- від потужності джерела
Ось таблиця цієї залежності для світлодіодних світильників: 
А це таблиці їх порівняння з іншими видами ламп розжарювання, люмінесцентних, ДРЛ, ДНаТ:
Лампочка розжарюванняЛюмінесцентна лампаГалогенна ДНаТ ДРЛ
Проте тут є й нюанси. Світлодіодні технології досі розвиваються і цілком можливий варіант, коли світлодіодні лампочки однакової потужності, але різних виробників, матимуть абсолютно різні світлові потоки.
Просто деякі з них пішли вперед, і навчилися знімати з одного вата більше люмен, ніж інші. 
Хтось запитає, навіщо потрібні всі ці таблиці? Для того щоб вас тупо не обманювали продавці та виробники.
На коробочці гарно напишуть:
- потужність 9Вт
- світлопотік 1000Лм
- аналог лампи розжарювання 100Вт
На що ви дивитиметеся в першу чергу? Правильно, на те, що більш знайоме і зрозуміло - показники аналога лампи розжарювання.
Але з такою потужністю вам і близько не вистачатиме колишнього світла. Почнете лаятися на світлодіоди та технології їх недосконалості. А справа виявляється в недобросовісному виробнику та його товарі.
- від ефективності
Тобто, наскільки ефективно те чи інше джерело перетворює електричну енергію на світлову. Наприклад, звичайна лампа розжарювання має віддачу 15 Лм/Вт, а натрієва лампа високого тиску 150 Лм/Вт. 
Виходить, що це в 10 разів ефективніше джерело, ніж проста лампочка. За однієї і тієї ж потужності, ви маєте в 10 разів більше світла!
Вимірюється світловий потік у Люменах – Лм. 
Що таке 1 Люмен? Вдень при нормальному світлі наші очі найбільше чутливі до зеленого кольору. Наприклад, якщо взяти два світильники з однаковою потужністю синього та зеленого кольору, то для всіх нас яскравішим здасться саме зелений. 
Довжина хвилі зеленого кольору дорівнює 555 Нм. Таке випромінювання називається монохроматичним, тому що містить дуже вузький діапазон. 
Звісно, у реалії зелений доповнюється й іншими кольорами, щоб у результаті можна було б отримати білий. 
Але оскільки чутливість людського ока максимальна саме до зелені, то люмени прив'язали до нього.
Так от, світловий потік в один люмен, якраз і відповідає джерелу, який випромінює світло з довжиною хвилі 555 Нм. У цьому потужність такого джерела дорівнює 1/683 Вт. 
Чому саме 1/683, а чи не 1 Вт для рівного рахунку? Розмір 1/683 Вт виникла історично. Спочатку основним джерелом світла була звичайна свічка, і випромінювання всіх нових ламп і світильників якраз і порівнювалися зі світлом від свічки.
В даний час ця величина 1/683 узаконена багатьма міжнародними угодами та прийнята повсюдно.
Навіщо нам потрібна така величина як світловий потік? З її допомогою можна легко розрахувати освітленість приміщення. 
Це впливає на зір людини.
Відмінність освітленості від світлового потоку
При цьому багато хто плутає одиниці виміру Люмени з Люксами. Запам'ятайте, у люксах вимірюється саме освітленість.
Як наочно пояснити їхню різницю? Уявіть собі тиск та силу. За допомогою лише маленької голки та невеликої сили, можна створити високий питомий тиск в окремо взятій точці. 
Також і за допомогою слабкого світлового потоку можна створити високу освітленість в окремо взятій ділянці поверхні.
1 Люкс – це коли 1 Люмен потрапляє на 1м2 площі, що освітлюється.
Припустимо, у вас є лампа зі світловим потоком в 1000 Лм. Внизу цієї лампи стоїть стіл. 
На поверхні цього столу має бути певна норма освітленості, щоб ви могли комфортно працювати. Першоджерелом для норм освітленості є вимоги склепінь правил СП 52.13330
Для звичайного робочого місця це 350 люкс. Для місця, де виготовляються точні дрібні роботи – 500 Лк. 
Ця освітленість буде залежати від багатьох параметрів. Наприклад, від відстані до джерела світла.
Від сторонніх предметів поряд. Якщо стіл знаходиться біля білої стіни, то люксів відповідно буде більше, ніж від темної. Відображення обов'язково позначиться загальному підсумку.
Будь-яку освітленість можна виміряти. Якщо у вас немає спеціальних люксометрів, скористайтесь програмами у сучасних смартфонах. 
Щоправда, заздалегідь приготуйтеся до похибок. Але для того, щоб зробити навскідку початковий аналіз, телефон цілком згодиться.
Розрахунок світлового потоку
А як дізнатися зразковий світлопотік у люменах, взагалі без вимірювальних приладів? Тут можна скористатися значеннями світловіддачі та їхньої пропорційної залежності до потоку. 
Кількість світла можна оцінювати як чисто фізичним способом в одиницях енергії, так і по тій чи іншій дії, яку ця кількість світла може зробити, наприклад, за його впливом на око.
Відносна видимість випромінювань, що характеризують спектральну чутливість ока, покладено основою системи світлових величин і одиниць. Основні світлові поняття створені з урахуванням відносної видимості випромінювань.
Світловий потік
Очевидну область спектру найзручніше оцінювати за виробленим нею відчуттям світла. Світловий потік F - потужність променистої енергії, що оцінюється за світловим відчуттям, яке вона виробляє:
де: V – відносна видимість, а Ф – монохроматичний потік. Як одиниця світлового потоку відповідно до міжнародної угоди прийнято люмен (лм). Як державний зразок люмена прийнятий світловий потік, що випромінюється абсолютно чорним тілом з площею вихідного отвору 0,5305 мм 2 при температурі затвердіння платини 2,046 К.
Сила світла
Світловий потік, що випромінюється джерелом світла, зазвичай розподіляється у просторі нерівномірно. Тому повніше охарактеризувати джерело світла лише величиною світлового потоку недостатньо. Необхідно знати й розподіл щільності світлового потоку у просторі, т. е. силу світла світлового потоку у різних напрямах Сила світла I — просторова щільність світлового потоку у цьому напрямі. Сила світла чисельно дорівнює відношенню світлового
потоку F до величини тілесного кута w, в якому він поширюється I = F/w. Одиницею сили світла служить нова свічка (найменування нова свічка дано на відміну від раніше застосовуваної міжнародної свічки. 1 міжнародна свічка = 1,005 нової свічки. Відповідно до нового ГОСТ 7932-56 свічка прийнята основною світловою одиницею.)
Освітленість
Для того, щоб мати можливість оцінювати якість освітлювальних установок в умовах експлуатації, а також для інших цілей, у світлотехніці застосовують ряд похідних світлових величин. Однією з таких є освітленість, що характеризує розподіл світлового потоку на тій поверхні, яку він падає. Освітленість Е — щільність світлового потоку на поверхні, що освітлюється. Освітленість Е чисельно дорівнює відношенню світлового потоку F до площі поверхні S, яку він падає і за якою рівномірно розподіляється.
Одиницею освітленості є люкс. Люкс дорівнює освітленості поверхні, щільність світлового потоку, на якій дорівнює 1 лм на 1 м 2 .
Яскравість
Яскравість є єдиною із світлових величин, яку безпосередньо сприймає око. Рівень світлового відчуття визначається величиною освітленості на сітківці ока.
Яскравість чисельно дорівнює відношенню сили світла I, що випромінюється цією ділянкою поверхні S у заданому напрямку, до площі його проекції S на площину, перпендикулярну цьому напрямку
За одиницю яскравості, чисельно рівну 1 свічці з 1 м 2 проекції поверхні, що світиться на площину, перпендикулярну заданому напрямку, прийнятий нит (нт).
Світлові виміри
Фотометричні виміри прийнято розділяти на об'єктивні (за допомогою приладів, що вимірюють кількість світла без прямої участі ока) та суб'єктивні, або візуальні, при яких виміри виробляються безпосередньо оком. За останнє десятиліття об'єктивні фотометри набули широкого поширення і майже витіснили візуальні прилади. Найбільше поширення мають прилади, що складаються з фотоелемента та вимірювального приладу, включених до замкнутого ланцюга. Світло, що падає на фотоелемент, зумовлює появу в ланцюзі фотоелектрорушійної сили і в результаті цього наявність електричного струму, тим сильнішого, чим більше кількість падаючого світла. Шкала з'єднаного з фотоелементом вимірювального приладу градує.
Принцип візуальної фотометрії зовсім інший. У полі зору приладу видно дві дотичні поверхні; яскравість однієї з них пропорційна кількості вимірюваного світла, а відома яскравість іншої з них, що служить для порівняння, створюється спеціальним джерелом світла. На рівнянні двох яскравостей ґрунтуються всі візуальні світлові виміри. Вимірювальний повинен, користуючись своїм зором, зробити яскравість поверхні, освітленої невідомим вимірюваним світлом, рівної яскравості поверхні, освітленої відомим світлом.
В даний час завод "Вібратор" випускає новий об'єктивний люксметр - Ю-16 (1956). Він є переносним, портативним приладом, що забезпечує безпосередній відлік освітленості за шкалами вимірювача.
Люксметр Ю-16 не має світлофільтра, що коригує, тому при вимірюванні освітленостей від люмінесцентних ламп потрібно користуватися наступними поправочними коефіцієнтами: для ламп денного світла ДС-0,9, для ламп білого світла БС - 1,1. При вимірі природного освітлення поправочний коефіцієнт приблизно дорівнює 0,8.
Зміст:Будь-яка людина періодично набуває будь-яких освітлювальних приладів. На всіх світильниках є написи, що позначають технічні характеристики виробу, у тому числі світловий потік. Ця фізична величина використовується у світлотехніці для визначення потужності, що переноситься випромінюванням у певному напрямку. За допомогою світлового потоку розраховується освітленість приміщень, встановлена державними стандартами. Виконання цих розрахунків спрямоване збереження зору, попередження негативних наслідків недостатньої освітленості. Конкретні показники для того чи іншого об'єкта встановлюються будівельними правилами та санітарними нормами.
Сила світла – основний показник
Сила світла відноситься до однієї з первинних характеристик будь-якого випромінювача у встановленому оптичному діапазоні. Вона точно визначає, скільки потужності переноситься у тих чи інших напрямах, обмежених умовним тілесним кутом. Тому на графічному зображенні конфігурація сили світла не матиме вигляду прямої лінії.
Вершина тілесного кута розташовується у центрі сфери. Одиницею виміру цього кута служить стерадіан. Для його обчислення необхідно площу уявної кулі співвіднести з квадратом радіусу. Тому стерадіан є безрозмірною величиною, як сам тілесний кут. Згідно з визначенням, на площу сфери міститься 12,56 стерадіана або 4 Пі.
Тілесний кут є об'ємним і виглядає у вигляді конуса, вершина якого розташована в центрі уявної кулі. Однак його основу не можна вважати площиною, тому порівняння тілесного кута та конуса буде не зовсім коректним. Як основа розглядається та частина сфери, яка відсікається бічною поверхнею. Разом про те, слід зазначити, що сила світла щодо практичних розрахунків використовується вкрай рідко. Замість нього стали користуватися таким інтегральним параметром, як світловий потік, значення якого наноситься на всі етикетки приладів освітлення.
Фізичні властивості світлового потоку
Фізична величина світлового потоку вказує на кількість потужності, що падає на будь-яку поверхню, незалежно від кута тіла. Саме світловий потік мається на увазі, коли порівнюються світіння різних при різному споживанні потужності. Наприклад, світлодіод, що споживає 9 ватів, світить яскравіше, ніж звичайна лампочка розжарювання, потужністю 60 ватів.
Одиницею вимірювання світлового потоку є люмен, рівний потужності, що випромінюється ізотропним джерелом світла, укладеної в межах тілесного кута величиною один стерадіан. При розгляді різних типів джерел світла слід врахувати, що світлодіодну лампу не можна розглядати як ізотропний випромінювач. На це факт побічно вказує маркування виробу, де величина кута розсіювання становить 240 0 . Цей кут відповідає умовному конусу, що обмежує частину сфери.
Світловий потік може розсіюватись залежно від того, в якій площині розташований прилад. Певне впливає , спрямовуючи світловий потік у постійному вигляді межах плафона. В інших напрямках залишкова частина кута розсіювання випромінюється рівномірно з урахуванням дії скла. За допомогою світлового потоку оцінюються властивості, що відбивають різних поверхонь. Наприклад, його величина, при відображенні від об'єктів, забарвлених у білий колір, значно вище, ніж від поверхонь темного кольору.
Світловий потік та освітленість
Поняття світлового потоку у чистому вигляді відповідає повній потужності, що випромінюється джерелом в оптичному діапазоні. Однак на практиці розподіл потужності поверхнями приміщення відбувається нерівномірно. У зв'язку з цим було введено поняття освітленості, яке використовується різними стандартами, нормами та вимогами.
Для вимірювання даної величини використовується люкс, що є відношенням світлового потоку до площі, на якій він розподіляється. Теоретичне тлумачення освітленості зазвичай викликає проблем, на відміну використання цього поняття у практичній діяльності. Основні складнощі пов'язані з незручністю спільного використання при розрахунках світлового потоку та кута розсіювання.
Самі розрахунки освітленості з метою отримання максимально точних результатів повинні виконуватися за певними правилами. Наприклад, освітленість приміщень буде різною у певний час дня. Тому світловий потік та освітленість повинні розбиватися на частини відповідно до свого часу. Крім того, повинна враховуватись конструкція встановленого приладу освітлення. Наприклад, матовий плафон сприяє втраті освітленості, а рефлектор кишенькового ліхтарика навпаки направляє посилений потік світла в потрібну сторону. Тому величина світлового потоку багато в чому залежить від освітлювальних приладів, встановлених у приміщенні.
>>Освітленість
- Згадайте свої відчуття, коли ви входили до темного приміщення. Стає якось не по собі, адже нічого не видно навколо... Але варто включити ліхтарик - і близько розташовані предмети стають добре помітними. Те ж, що десь далі, можна ледве розрізнити по контурах. У разі говорять, що предмети по-різному освітлені. З'ясуємо, що таке освітленість і чого вона залежить.
1. Визначаємо освітленість
Від будь-якого джерела світла поширюється світловий потік. Чим більший світловий потік впаде на поверхню того чи іншого тіла, краще його видно.
- Фізична величина, чисельно рівна світловому потоку, що падає на одиницю освітленої поверхні, називається освітленістю.
Освітленість позначається символом E і визначається за такою формулою:
де Ф – світловий потік; S - площа поверхні, яку падає світловий потік.
У СІ за одиницю освітленості прийнято люкс (лк) (від латин. Iux - світло).
Один люкс - це освітленість такої поверхні, на один квадратний метр якої падає світловий потік, що дорівнює одному люмену: 
Наводимо деякі значення поверхні (поблизу землі).
Освітленість Е:
Сонячними променями опівдні (на середніх широтах) – 100 000 лк;
сонячним промінням на відкритому місці в похмурий день - 1000 лк;
сонячним промінням у світлій кімнаті (поблизу вікна) - 100 лк;
на вулиці при штучному освітленні – до 4 лк;
від повного місяця – 0,2 лк;
від зоряного неба у безмісячну ніч – 0,0003 лк.
2. З'ясовуємо, від чого залежить освітленість
Мабуть, усі ви бачили шпигунські фільми. Уявіть: якийсь герой при світлі слабкого кишенькового ліхтарика уважно переглядає документи у пошуках необхідних секретних даних. Взагалі, щоб читати, не напружуючи очей, потрібна освітленість не менше ніж 30 лк (мал. 3.9), а це чимало. І як наш герой досягає такої освітленості?
По-перше, він підносить ліхтарик якомога ближче до документа, який він переглядає. Значить, освітленість залежить від відстані до предмета, що освітлюється.
По-друге, він має ліхтарик перпендикулярно до поверхні документа, а це означає, що освітленість залежить від кута, під яким світло падає на поверхню.
Мал. 3.10. У разі збільшення відстані до джерела світла площа освітленої поверхні збільшується
І зрештою, для кращого освітлення він може взяти більш потужний ліхтарик, оскільки очевидно, що зі збільшенням сили світла джерела збільшується освітленість.
З'ясуємо, як змінюється освітленість у разі збільшення відстані від точкового джерела світла до поверхні, що освітлюється. Нехай, наприклад, світловий потік від точкового джерела падає на екран, розташований певній відстані джерела. Якщо збільшити відстань вдвічі, можна помітити, що той самий світловий потік буде висвітлювати в 4 рази Ф велику площу. Оскільки , то освітленість у разі зменшиться вчетверо. Якщо збільшити відстань утричі, освітленість зменшиться в 9 - З 2 разу. Т. е. освітленість назад пропорційна квадрату відстані від точкового джерела світла до поверхні (рис. 3 10).
Якщо пучок світла падає перпендикулярно до поверхні, світловий потік розподіляється на мінімальній площі. У разі збільшення кута падіння світла збільшується площа, на яку падає світловий потік, тому зменшується освітленість (рис. 3.11). Ми вже говорили, що у разі збільшення сили світла джерела освітленість збільшується. Експериментально встановлено, що освітленість прямопропорційна силі світла джерела.
(Освітленість зменшується, якщо в повітрі є частинки пилу, туману, диму, тому що вони відбивають і розсіюють певну частину світлової енергії.)
Якщо поверхня розташована перпендикулярно до напрямку поширення світла від точкового джерела і світло поширюється в чистому повітрі, то освітленість можна визначити за формулою:
де I – сила світла джерела, R – відстань від джерела світла до поверхні.
Мал. 3.11 У разі збільшення кута падіння паралельних променів на поверхню (а 1< а 2 < а 3) освещенность этой поверхности уменьшается, поскольку падающий световой поток распределяется по все большей площади поверхности
3. Вчимося вирішувати завдання
Стіл освітлений лампою, що розташована на висоті 1,2 м прямо над столом. Визначте освітленість столу безпосередньо під лампою, якщо повний світловий потік лампи становить 750 лм. Лампу вважайте точковим джерелом світла.
- Підбиваємо підсумки
Фізична величина, чисельно рівна світловому потоку Ф, що падає на одиницю поверхні S, що освітлюється, називається освітленістю .В СІ за одиницю освітленості прийнятий люкс (лк).
Освітленість поверхні E залежить: а) від відстані R до освітлюваної поверхні; б) від кута, під яким світло падає на поверхню (що менше кут падіння, тим більша освітленість); в) від сили світла I джерела (E - I); г) прозорості середовища, в якому поширюється світло, проходячи від джерела до поверхні.
- Контрольні питання
1. Що називають освітленістю? У яких одиницях вона вимірюється?
2. Чи можна читати, не напружуючи очей, у світлій кімнаті? на вулиці при штучному висвітленні? при повному місяці?
3. Як можна збільшити освітленість певної поверхні?
4. Відстань від точкового джерела світла до поверхні збільшили у 2 рази. Як змінилася освітленість поверхні?
5. Чи залежить освітленість поверхні від сили світла джерела, що висвітлює цю поверхню? Якщо залежить, то як?
- Вправи
1. Чому освітленість горизонтальних поверхонь опівдні більша, ніж вранці та ввечері?
2. Відомо, що освітленість від кількох джерел дорівнює сумі освітленості від кожного з цих джерел окремо. Наведіть приклади застосування цього правила практично.
3. Після вивчення теми «Освітлення» семикласники вирішили збільшити освітленість свого робочого місця:
Петя замінив лампочку у своїй настільній лампі на лампочку більшої потужності;
- Наталка поставила ще одну настільну лампу;
- Антон підняв люстру, що висіла над його столом, вище;
- Юрій розташував настільну лампу таким чином, що світло почало падати практично перпендикулярно до столу.
Які з учнів вчинили правильно? Обґрунтуйте відповідь.
4. У ясний полудень освітленість поверхні Землі прямим сонячним промінням становить 100 000 лк. Визначте світловий потік, що падає на ділянку площею 100 см 2 .
5. Визначте освітленість від електричної лампочки потужністю 60 Вт, розташованої на відстані 2 м. Чи достатньо цієї освітленості для читання книги?
6. Дві лампочки, поставлені поруч, висвітлюють екран. Відстань від лампочок до екрану I м. Одну лампочку вимкнули. На скільки потрібно наблизити екран, щоб його освітленість не змінилася?
- Експериментальне завдання
Для вимірювання сили світла використовують прилади, які називаються фотометрами. Виготовте найпростіший аналог фотометра. Для цього візьміть білий лист (екран) і поставте на ньому жирну пляму (наприклад, олією). Закріпіть лист вертикально та висвітлить його з двох сторін різними джерелами світла (S 1 , S 2) (див. малюнок). (Світло від джерел повинно падати перпендикулярно до поверхні листа.) Повільно пересуваючи одне з джерел, зробіть так, щоб пляма стала практично невидимою. Це станеться, коли освітленість плями з одного та іншого боку буде однаковою. Т. е. E 1 = E 2 .
Оскільки 
. Виміряйте відстань від першого джерела до екрана (R 1) та відстань від другого джерела до екрана (R 2).
Порівняйте, скільки разів сила світла першого джерела відрізняється від сили світла другого джерела: .
- Фізика та техніка в Україна
Науково-виробничий комплекс «Фотоприлад» (м. Черкаси) Сфера діяльності підприємства - розробка та виробництво приладів точної механіки, оптоелектроніки та оптомтехніки різноманітного призначення, медичної та криміналістичної техніки, побутових товарів, офісних годинників представницького класу. HBK «Фотоприлад» розробляє та випускає перископічні приціли для різноманітних артилерійських установок, гірокомпаси, гіроскопи, оптико-електронну апаратуру для вертольотів, бронетехніки, а також широкий спектр оптичного обладнання та приладів різного призначення.
фізика. 7 клас: Підручник/Ф. Я. Божинова, Н. М. Кірюхін, Є. А. Кирюхіна. – X.: Видавництво «Ранок», 2007. – 192 с.: іл.
Зміст уроку конспект уроку та опорний каркас презентація уроку інтерактивні технології акселеративні методи навчання Практика тести, тестування онлайн завдання та вправи домашні завдання практикуми та тренінги питання для дискусій у класі Ілюстрації відео- та аудіоматеріали фотографії, картинки графіки, таблиці, схеми комікси, притчі, приказки, кросворди, анекдоти, приколи, цитати Додатки шпаргалки фішки для допитливих статті (МАН) література основна та додаткова словник термінів Удосконалення підручників та уроків виправлення помилок у підручнику заміна застарілих знань новими Тільки для вчителів календарні плани навчальні програми методичні рекомендаціїКожен з нас розуміє, що світло від різних джерел і в різних умовах може суттєво відрізнятися.
: воно може бути «сильним» або «слабким» Зоряної ночі ми можемо бачити, куди ставимо ногу, але навряд чи зможемо читати книгу. Влітку в середині дня освітлення буває настільки сильним, що очі швидко втомлюються і болять. Однак у багатьох випадках необхідно враховувати як властивості джерел світла, а відстань до них та інші чинники: стоячи пізно ввечері під єдиним на вулиці ліхтарем, ви зможете читати, а зробивши хоч кілька кроків від ліхтаря - не зможете.
Розділ фізики, що вивчає способи вимірювання «кількості світла», називають фотометрії. Джерела світла, які ми спостерігаємо (Сонце та вуличний ліхтар, прожектор та світлячок), сильно відрізняються за енергією свого світлового випромінювання. Ми розглядатимемо лише точкові джерела світла: такі, які утримуються досить далеко від нас, щоб їх власними розмірами можна знехтувати.
Точковим називають джерело, що випромінює світло однаково у всіх напрямках, розмірами якого можна знехтувати.
Які приклади точкових джерел світла ви можете навести?
Майже ідеальним прикладом точкового джерела світла можна видалити зірки. Основною характеристикою джерела світла є так звана сила світла. Цю фізичну величину позначають I, одиницею сили світла є кандел (кд).
Характеристика джерела світла є сила світла (I), що вимірюється в канделах (кд).
Ми не будемо наводити точного визначення Кандела, воно надто складне для вас. Досить сказати, що 1 кд приблизно відповідає силі світла однієї свічки («кандела» таки означає «свічка»). Електричні лампи розжарювання найчастіше мають силу світла близько 100 кд, прожектор дає десятки тисяч кандел, а іноді навіть мільйони кандел.
Слід врахувати, що далеко не весь світ від джерела потраплятиме, наприклад, на сторінку книги, яку ми читаємо. А для нас саме це найважливіше! Щоб характеризувати, як освітлена та чи інша поверхня, вводять таку фізичну величину, як освітленість. Її позначають E, вимірюють у люксах (лк). Ця величина показує, скільки світла попадає на одиницю площі поверхні.
Освітленість (E) показує, скільки світла падає на одиницю площі поверхні. Освітленість вимірюють у люксах (лк).
Існують спеціальні прилади (люксметри) для виміру освітленості. Від чого залежить освітленість поверхні (сторінки книжки, дороги, учнівського столу)? Вважатимемо, що світло випромінює єдине точкове джерело світла. Тоді насамперед треба врахувати силу світла джерела. Якщо вона подвоїться, то це те саме, що додати ще одне таке ж джерело. Отже, освітленість теж подвоїться - вона прямо пропорційна сили світла джерела. Треба також врахувати відстань r до цього джерела. Якщо, наприклад, збільшити цю відстань вдвічі, то така ж енергія світла розподілятиметься по поверхні, площа якої збільшилася в 22 = 4 рази (відповідний малюнок є у підручнику). Отже, освітленість поверхні зменшиться у 22 = 4 рази. Якщо збільшити відстань до джерела світла втричі, освітленість зменшиться у 32 = 9 разів. Таким чином, освітленість обернено пропорційна квадрату відстані від джерела світла.
Освітленість поверхні прямо пропорційна сили світла джерела і обернено пропорційна квадрату відстані від джерела світла.
Так, у чисельнику формули для освітленості має стояти сила світла, а знаменнику - квадрат відстані від поверхні до джерела світла.
Від чого залежить освітленість? Спробуйте увімкнути в темній кімнаті єдину настільну лампу і, відійшовши від неї на певну відстань, поверніть аркуш паперу від різних кутів до світлових променів.
Демонстрація за допомогою пристрою для демонстрації законів оптики.
Неважко помітити, що лист освітлений сильніше, коли кут падіння світлових променів дорівнює нулю. Вирішуючи розрахункові завдання, ми розглядатимемо саме такий випадок. Одиниці сили світла та освітленості узгоджені таким чином, що коли кут падіння світла дорівнює нулю, у формулі для освітленості немає жодних додаткових коефіцієнтів.
При перпендикулярному падінні світла поверхню.
Нагадаємо ще раз: освітленість вимірюється у люксах, силу світла – у канделах, відстань – у метрах. Закони фотометрії дозволяють пояснити багато відомих нам явищ. Наприклад, легко зрозуміти, чому на поверхні близьких до Сонця планет висока температура, а на далеких планетах – дуже низька. А от коли йдеться про нашу рідну Землю, то часто доводиться чути неправильне пояснення зміни пір року. Говорять, що взимку Земля знаходиться далі від Сонця, ніж улітку. Але коли в Україні холодна зима, в Австралії – спекотне літо! Невже Австралія настільки ближча до Сонця? Звісно, ні. Правильне пояснення інше: взимку сонячні промені навіть опівдні падають не зверху, а під чималим кутом до вертикалі. За такого вугілля падіння вони «світять, але не гріють».
Закони фотометрії важливо враховувати і збереження власного зору. Існують певні норми освітленості: освітленість сторінки, яку ви зараз читаєте, має бути не менше ніж 100 лк. Проте важливі також тип ламп, колір стін тощо. Слід уникати попадання у вічі сильного прямого світла, дуже різкого розмаїття між сусідніми поверхнями.