З визначення слідує, що значення для частоти 540⋅10 12 Гц дорівнює 683 лм/Вт = 683 кд·ср/Вт точно.

Вибрана частота відповідає довжині хвилі 555,016 нм у повітрі за стандартних умов і знаходиться поблизу максимуму чутливості людського ока, що знаходиться на довжині хвилі 555 нм. Якщо випромінювання має іншу довжину хвилі, то для досягнення тієї ж сили світла потрібна більша енергетична сила світла.

Детальний розгляд[ | ]

Усі світлові величини є редукованими фотометричними величинами. Це означає, що вони утворюються з відповідної енергетичної фотометричної величини за допомогою функції, що є залежністю спектральної світлової ефективності монохроматичного випромінювання для денного зору від довжини хвилі. Цю функцію зазвичай представляють у вигляді K m ⋅ V (λ) (\displaystyle K_(m)\cdot V(\lambda)), де - Функція, нормована так, що в максимумі вона дорівнює одиниці, а - максимальне значення спектральної світлової ефективності монохроматичного випромінювання. Іноді K m (\displaystyle K_(m))називають також фотометричним еквівалентом випромінювання.

Розрахунок світлової величини X v , (\displaystyle X_(v),)відповідної енергетичної величини проводиться за допомогою формули

X v = K m ∫ 380 nm 780 nm X e , λ (λ) V (λ) d λ , (\displaystyle X_(v)=K_(m)\int \limits _(380~(\text(nm)) ))^(780~(\text(nm)))X_(e,\lambda )(\lambda)V(\lambda)\,d\lambda ,)

де X e , λ (\displaystyle X_(e,\lambda ))- Спектральна щільність величини X e , (\displaystyle X_(e),)визначається як відношення величини d X e (λ) , (\displaystyle dX_(e)(\lambda),)припадає на малий спектральний інтервал, укладений між і λ + d λ, (\displaystyle \lambda +d\lambda ,)до ширини цього інтервалу:

X e , λ (λ) = d X e (λ) d λ . (\displaystyle X_(e,\lambda )(\lambda)=(\frac (dX_(e)(\lambda))(d\lambda )).)

Можна відзначити, що під X e (λ) (\displaystyle X_(e)(\lambda))тут розуміється потік тієї частини випромінювання, у якого довжина хвилі менша за поточне значення λ (\displaystyle \lambda).

Функція V (λ) (\displaystyle V(\lambda))визначена дослідним шляхом та задана у табличному вигляді. Її значення від вибору використовуваних світлових одиниць не залежать.

На противагу сказаному про V (λ) (\displaystyle V(\lambda))значення K m (\displaystyle K_(m))повністю визначається вибором основний світловий одиниці. Тому для встановлення зв'язку між світловими та енергетичними величинами в системі СІ потрібно визначити значення K m (\displaystyle K_(m)), що відповідає прийнятій в СІ одиниці сили світла канделе. При строгому підході до визначення K m (\displaystyle K_(m))необхідно враховувати, що спектральна точка 540⋅10 12 Гц, про яку йдеться у визначенні кандели, не збігається з положенням максимуму функції V (λ) (\displaystyle V(\lambda)).

Світлова ефективність випромінювання з частотою 540⋅10 12 Гц[ | ]

У випадку сила світла пов'язані з силою випромінювання I e (\displaystyle I_(e))співвідношенням

I v = K m ⋅ ∫ 380 nm 780 nm I e , λ (λ) V (λ) d λ , (\displaystyle I_(v)=K_(m)\cdot \int \limits _(380~(\text (nm)))^(780~(\text(nm)))I_(e,\lambda )(\lambda)V(\lambda)\,d\lambda ,)

де I e , λ (\displaystyle I_(e, \lambda ))- спектральна густина сили випромінювання, рівна d I e (λ) d λ (\displaystyle (\frac (dI_(e)(\lambda))(d\lambda ))).

Для монохроматичного випромінювання із довжиною хвилі λ (\displaystyle \lambda)формула, що зв'язує силу світла I v (λ) (\displaystyle I_(v)(\lambda))із силою випромінювання I e (λ) (\displaystyle I_(e)(\lambda)), спрощується, набуваючи вигляду

I v (λ) = K m ⋅ I e (λ) V (λ), або після переходу від довжин хвиль до частот, I v (ν) = K m ⋅ I e (ν) V (ν) . (\displaystyle I_(v)(\nu)=K_(m)\cdot I_(e)(\nu)V(\nu).)

З останнього співвідношення для ν 0 = 540⋅10 12 Гц випливає

K m ⋅ V (ν 0) = I v (ν 0) I e (ν 0) . (\displaystyle K_(m)\cdot V(\nu _(0))=(\frac (I_(v)(\nu _(0)))(I_(e)(\nu _(0)))) ).)

Враховуючи визначення кандели, звідси отримуємо

K m ⋅ V (ν 0) = 683 c d ⋅ s r W (\displaystyle K_(m)\cdot V(\nu _(0))=683~\mathrm (\frac (cd\cdot sr)(W)) ), або, що те саме 683 l m W . (\displaystyle 683~\mathrm (\frac (lm)(W)) .)

Твір K m ⋅ V (ν 0) (\displaystyle K_(m)\cdot V(\nu _(0)))є значення спектральної світлової ефективності монохроматичного випромінювання для частоти 540⋅10 12 Гц. Як випливає із способу отримання, дана величина дорівнює 683 кд·ср/Вт = 683 лм/Вт точно.

Максимальна світлова ефективність K m (\displaystyle (\boldsymbol (K))_(m))[ | ]

Для визначення K m (\displaystyle K_(m))слід врахувати, що, як зазначено вище, частоті 540⋅10 12 Гц відповідає довжина хвилі ≈555,016 нм. Тому з останньої рівності випливає

K m = 683 V (555,016) l m W . (\displaystyle K_(m)=(\frac (683)(V(555(,)016)))~\mathrm (\frac (lm)(W)) .)

Нормована функція V (λ) (\displaystyle V(\lambda))задана в табличному вигляді з інтервалом 1 нм, вона має максимум, що дорівнює одиниці, на довжині хвилі 555 нм. Інтерполяція її значень для довжини хвилі 555,016 нм дає величину 0,999997. Використовуючи це значення, отримуємо

K m = 683,002 l m W. (\displaystyle K_(m)=683(,)002~\mathrm (\frac (lm)(W)) .)

На практиці з достатньою для всіх випадків точністю використовується заокруглене значення K m = 683 l m W. (\displaystyle K_(m)=683~\mathrm (\frac (lm)(W)) .)

Таким чином, зв'язок між довільною світловою величиною X v (\displaystyle X_(v))та відповідною їй енергетичною величиною X e (\displaystyle X_(e))у системі СІ виражається загальною формулою

X v = 683 ∫ 380 nm 780 nm X e , (λ) V (λ) d λ . (\displaystyle X_(v)=683\int \limits _(380~(\text(nm)))^(780~(\text(nm)))X_(e,\lambda )(\lambda)V( \lambda)\,d\lambda .)

Історія та перспективи[ | ]

Лампа Хефнера – еталон «свічки Хефнера»

Приклади [ | ]

Сила світла, що випромінюється свічкою, приблизно дорівнює одній канделі, тому раніше ця одиниця виміру називалася «свічкою», зараз ця назва є застарілою і не використовується.

Для побутових ламп розжарювання сила світла в канделах приблизно дорівнює їх потужності у ватах.

Сила світла різних джерел

Джерело	Потужність, Вт	Зразкова сила світла, кд
Свічка		1
Сучасна (2010 р.) лампа розжарювання	100	100
Звичайний світлодіод	0,015..0,1	0,005..3
Надяскравий світлодіод	1	25…500
Надяскравий світлодіод з коліматором	1	1500
Сучасна (2010 р.) люмінесцентна лампа	22	120
Сонце	3,83⋅10 26	2,8⋅10 27

Світлові величини[ | ]

Відомості про основні світлові фотометричні величини наведені в таблиці.

Світлові фотометричні величини СІ

Найменування	Позначення величини	Визначення	Позначення одиниць СІ	Енергетичний аналог
Світлова енергія	Q v (\displaystyle Q_(v))	K m ∫ 380 nm 780 nm Q e , λ (λ) V (λ) d λ (\displaystyle K_(m)\int _(380~(\text(nm)))^(780~(\text(nm) ))) Q_ (e, \ lambda) ( \ lambda) V ( \ lambda) \, d \ lambda )	лм ·	Енергія випромінювання
Світловий потік	Φ v (\displaystyle \Phi _(v))	d Q v d t (\displaystyle (\frac (dQ_(v))(dt)))	лм	Потік випромінювання
Сила світла	I v (\displaystyle I_(v))	d Φ v d Ω (\displaystyle (\frac (d\Phi _(v))(d\Omega )))	кд	Сила випромінювання (енергетична сила світла)
	U v (\displaystyle U_(v))	d Q v d V (\displaystyle (\frac (dQ_(v))(dV)))	лм·с· −3
Світність	M v (\displaystyle M_(v))	d Φ v d S 1 (\displaystyle (\frac (d\Phi _(v))(dS_(1))))	лм·м −2	Енергетична світність
Яскравість	L v (\displaystyle L_(v))	d 2 Φ v d Ω d S 1 cos ⁡ ε (\displaystyle (\frac (d^(2)\Phi _(v))(dOmega, dS_(1)\,cosvarepsilon))))	кд·м −2

Конвертер довжини та відстані Конвертер маси Конвертер мір об'єму сипких продуктів і продуктів харчування Конвертер площі Конвертер об'єму та одиниць вимірювання в кулінарних рецептах Конвертер температури Конвертер тиску, механічної напруги, модуля Юнга Конвертер енергії та роботи Конвертер сили Конвертер сили Конвертер часу теплової ефективності та паливної економічності Конвертер чисел у різних системах числення Конвертер одиниць вимірювання кількості інформації Курси валют Розміри жіночого одягу та взуття Розміри чоловічого одягу та взуття Конвертер кутової швидкості та частоти обертання Конвертер прискорення Конвертер кутового прискорення Конвертер густини Конвертер питомого об'єму Конвертер Конвертер обертального моменту Конвертер питомої теплоти згоряння (за масою) Конвертер щільності енергії та питомої теплоти згоряння палива (за об'ємом) Конвертер різниці температур Конвертер коефіцієнта теплового розширення Конвертер термічного опору Конвертер питомої теплопровідності Конвертер питомої теплоємності Конвертер коефіцієнта тепловіддачі Конвертер об'ємної витрати Конвертер масової витрати Конвертер молярної витрати Конвертер густини потоку маси Конвертер молярної концентрації Конвертер масової концентрації в розчині Конвертер динамічної (абсолютної) в'язкості Конвертер кинематичної в'язкості Конвертер а Конвертер чутливості мікрофонів Конвертер рівня звукового тиску (SPL) Конвертер рівня звукового тиску з можливістю вибору опорного тиску Конвертер яскравості Конвертер сили світла Конвертер освітленості Конвертер роздільної здатності в комп'ютерній графіці Конвертер частоти та довжини хвилі Оптична сила в діоптріях та фокусна відстань Оптична сила в діоптріях та збільшення Конвертер електричного заряду Конвертер лінійної щільності заряду Конвертер поверхневої щільності заряду Конвертер об'ємної щільності заряду Конвертер електричного струму Конвертер електричної потужності Конвертер питомої електричної провідності Електрична ємність Конвертер індуктивності Конвертер Американського калібру проводів Рівні в dBm (дБм або дБмВт), dBV (дБВ), ватах та ін. одиницях Конвертер магніторушійної сили Конвертер напруженості магнітного поля Конвертер магнітного потоку Конвертер магнітної індукції Радіація. Конвертер потужності поглиненої дози іонізуючого випромінювання Радіоактивність. Конвертер радіоактивного розпаду Радіація. Конвертер експозиційної дози. Конвертер поглиненої дози Конвертер десяткових приставок Передача даних Конвертер одиниць типографіки та обробки зображень Конвертер одиниць вимірювання об'єму лісоматеріалів Обчислення молярної маси Періодична система хімічних елементів Д. І. Менделєєва

Вихідна величина

Перетворена величина

кандела свічка (німецька) свічка (брит.) десяткова свічка пентанова свічка пентанова свічка (потужністю 10 св) свічка Хефнера одиниця Карселя свічка десяткова (французька) люмен/стерадіан свічка (міжнародна)

Детальніше про силу світла

Загальні відомості

Сила світла – це потужність світлового потоку всередині певного тілесного кута. Тобто, сила світла визначає не весь світ у просторі, а лише світло, що випромінюється у певному напрямку. Залежно від джерела світла, сила світла зменшується або збільшується в міру зміни тілесного кута, хоча іноді ця величина однакова для будь-якого кута, якщо джерело рівномірно поширює світло. Сила світла – фізична властивість світла. Цим вона відрізняється від яскравості, тому що в багатьох випадках, коли говорять про яскравість, то мають на увазі суб'єктивне відчуття, а не фізичну величину. Також, яскравість залежить від тілесного кута, а сприймається у загальному просторі. Те саме джерело з незмінною силою світла може сприйматися людьми як світло різної яскравості, оскільки це сприйняття залежить від навколишніх умов і від індивідуального сприйняття кожної людини. p align="justify"> Також, яскравість двох джерел з однаковою силою світла може сприйматися по-різному, особливо якщо один дає розсіяне світло, а інший - спрямований. У цьому випадку направлене джерело здаватиметься яскравішим, незважаючи на те, що сила світла обох джерел однакова.

Сила світла розглядається як одиниця потужності, хоча вона відрізняється від звичного поняття про потужність тим, що вона залежить не тільки від енергії, що випромінюється джерелом світла, а й від довжини світлової хвилі. Чутливість людей до світла залежить від довжини хвилі та виражається функцією відносної спектральної світлової ефективності. Сила світла залежить від світлової ефективності, яка досягає максимуму для світла з довжиною хвилі 550 нанометрів. Це – зелений колір. Око менш чутливе до світла з більшою чи меншою довжиною хвилі.

У системі СІ сила світла вимірюється в канделах(Кд). Одна кандела приблизно дорівнює силі світла, що випромінюється однією свічкою. Іноді також використовуються застаріла одиниця, свічка(або міжнародна свічка), хоча здебільшого ця одиниця замінена канделами. Одна свічка приблизно дорівнює одній канделі.

Якщо вимірювати силу світла, використовуючи площину, яка показує поширення світла, як у ілюстрації, то видно, що величина сили світла залежить від напряму джерело світла. Наприклад, якщо прийняти напрям максимального випромінювання світлодіодної лампи за 0°, то виміряна сила світла у напрямку 180° буде набагато нижчою, ніж для 0°. Для розсіяних джерел величина сили світла для 0° та 180° не сильно відрізнятиметься, а можливо буде однаковою.

На ілюстрації світло, яке розповсюджується двома джерелами, червоним і жовтим, охоплюють рівну площу. Жовте світло - розсіяне, подібно до світла свічки. Його сила – приблизно 100 кд, незалежно від напрямку. Червоний – навпаки, спрямований. У напрямку 0°, там де випромінювання максимально, його сила дорівнює 225 кд, але ця величина швидко зменшується при відхиленнях від 0°. Наприклад, сила світла дорівнює 125 кд при напрямі на джерело 30 ° і всього 50 кд при напрямку 80 °.

Сила світла у музеях

Співробітники музеїв вимірюють силу світла в музейних приміщеннях, щоб визначити оптимальні умови, що дозволяють відвідувачам розглянути виставлені роботи, і водночас забезпечити щадне світло, яке завдає якнайменше шкоди музейним експонатам. Музейні експонати, що містять целюлозу та барвники, особливо з натуральних матеріалів, псуються від тривалої дії світла. Целюлоза забезпечує міцність виробів із тканини, паперу та дерева; часто в музеях зустрічається багато експонатів саме з цих матеріалів, тому світло в експозиційних залах становить велику небезпеку. Чим сильніша сила світла, тим більше псуються музейні експонати. Крім руйнування, світло також знебарвлює матеріали з целюлозою, такі як папір та тканини, або викликає їх пожовтіння. Іноді папір чи полотно, у яких написані картини, псуються і руйнуються швидше, ніж фарба. Це особливо проблематично, тому що фарби на картині відновити простіше, ніж основу.

Шкода, яку завдають музейні експонати, залежить від довжини світлової хвилі. Так, наприклад, світло в помаранчевому спектрі найменш шкідливе, а синє світло - найнебезпечніше. Тобто світло з більшою довжиною хвилі безпечніше, ніж світло з більш короткими хвилями. Багато музеїв використовують цю інформацію та контролюють не тільки загальну кількість світла, але й обмежують синє світло, використовуючи світло-помаранчеві фільтри. При цьому намагаються вибирати фільтри настільки світлі, що вони хоч і фільтрують синє світло, але дозволяють відвідувачам повною мірою насолодитись роботами, виставленими в експозиційній залі.

Важливо не забувати, що експонати псуються не лише від світла. Тому важко передбачити, ґрунтуючись лише на силі світла, як швидко відбувається руйнування матеріалів, з яких вони виготовлені. Для довгострокового зберігання в музейних приміщеннях необхідно використовувати не тільки слабке освітлення, але й підтримувати низьку вологість, а також низьку кількість кисню в повітрі, принаймні, всередині виставкових вітрин.

У музеях, де забороняють фотографувати зі спалахом, часто посилаються саме на шкоду світла для музейних експонатів, особливо ультрафіолетового. Це практично необґрунтовано. Так само як і обмеження всього спектра видимого світла набагато менш ефективне порівняно з обмеженням синього світла, так і заборона на спалахи мало впливає на ступінь пошкодження експонатів світлом. Під час експериментів дослідники помітили невеликі пошкодження на акварелі, викликані професійним студійним спалахом лише після більш як мільйона спалахів. Спалах кожні чотири секунди на відстані 120 сантиметрів від експонату практично рівносильний світлу, яке зазвичай буває в експозиційних залах, де контролюють кількість світла і фільтрують синє світло. Ті, хто фотографують у музеях, рідко використовують такі потужні спалахи, оскільки більшість відвідувачів – не професійні фотографи, та фотографують на телефони та компактні камери. Кожні чотири секунди спалаху у залах працюють рідко. Шкода від ультрафіолетових променів, що випускаються спалахом, також у більшості випадків невелика.

Сила світла світильників

Властивості світильників прийнято описувати за допомогою сили світла, яка відрізняється від світлового потоку - величини, що визначає загальну кількість світла, і показує наскільки яскраве джерело загалом. Силу світла зручно використовуватиме визначення світлових властивостей світильників, наприклад, світлодіодних. При їх купівлі інформація про силу світла допомагає визначити з якою силою і в якому напрямку поширюватиметься світло, і чи підходить такий світильник покупцю.

Розподіл сили світла

Крім самої сили світла, зрозуміти, як поводитиметься лампа, допомагають криві розподілу сили світла. Такі діаграми кутового розподілу сили світла є замкненими криві на площині або в просторі, залежно від симетрії лампи. Вони охоплюють всю сферу поширення світла цієї лампи. На діаграмі видно величину сили світла залежно від напряму її виміру. Графік зазвичай будують або в полярній, або прямокутної системі координат, залежно від того, для якого джерела світла будується графік. Його часто поміщають на упаковці ламп, щоб допомогти покупцеві уявити, як поводитиметься лампа. Ці відомості важливі дизайнерам та світлотехнікам, особливо тим, хто працює в галузі кінематографу, театру, та організації виставок та вистав. Розподіл сили світла також впливає на безпеку під час водіння, тому інженери, які розробляють освітлення транспортних засобів, використовують криві розподілу сили світла. Їм необхідно дотримуватися суворих правил, що регулюють розподіл сили світла у фарах, щоб забезпечити максимальну безпеку на дорогах.

Приклад малюнку - в полярної системі координат. A - центр джерела світла, звідки світло поширюється на різні боки, B - сила світла в канделах, і C - кут виміру напрямку світла, причому 0° - напрям максимальної сили світла джерела.

Вимірювання сили та розподілу сили світла

Силу світла та її розподіл вимірюють спеціальними приладами, гоніофотометрамиі гоніометрами. Існує кілька типів цих приладів, наприклад, з рухомим дзеркалом, що дозволяє вимірювати силу світла під різними кутами. Іноді замість дзеркала рухається саме джерело світла. Зазвичай ці пристрої великі, з відстанню між лампою та сенсором, що вимірює силу світла, що досягає 25 метрів. Деякі пристрої складаються із сфери із вимірювальним приладом, дзеркалом та лампою всередині. Не всі гоніофотметри – великі, бувають і маленькі, що рухаються навколо джерела світла під час виміру. При купівлі гониофотометра вирішальну роль, крім інших показників, відіграють його ціна, розмір, потужність і максимальний розмір джерела світла, який він може виміряти.

Кут половинної яскравості

Кут половинної яскравості, іноді також званий кутом світіння - одна з величин, що допомагають описати джерело світла. Цей кут показує, наскільки спрямоване чи розсіяне джерело світла. Його визначають як кут світлового конуса, при якому сила світла джерела дорівнює половині максимальної сили. У прикладі малюнку максимальна сила світла джерела - 200 кд. Спробуймо визначити за допомогою цього графіка кут половинної яскравості. Половина сили світла джерела дорівнює 100 кд. Кут, у якому сила світла променя сягає 100 кд., тобто кут половинної яскравості, дорівнює графіку 60+60=120° (половина кута зображена жовтим кольором). Для двох джерел світла з однаковою загальною кількістю світла більш вузький кут половинної яскравості означає, що його сила світла більше, у порівнянні з другим джерелом, для кутів між 0° і кутом половинної яскравості. Тобто, у спрямованих джерел - вужчий кут половинної яскравості.

Переваги є і у широких, і у вузьких кутів половинної яскравості, і якій з них слід віддати перевагу - залежить від застосування цього джерела світла. Так, наприклад, для підводного плавання варто вибрати ліхтар із вузьким кутом половинної яскравості, якщо у воді хороша видимість. Якщо ж видимість погана, то немає сенсу використовувати такий ліхтар, тому що він марно витрачає енергію. У цьому випадку краще підійде ліхтар із широким кутом половинної яскравості, який добре розсіює світло. Також такий ліхтар допоможе під час фото та відео зйомки, тому що він висвітлює ширший простір перед камерою. У деяких ліхтарях для пірнання можна вручну налаштувати кут половинної яскравості, що зручно, оскільки пірначі не завжди можуть передбачати, яка буде видимість там, де вони пірнають.

Опублікуйте питання у TCTermsі протягом кількох хвилин ви отримаєте відповідь.

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 у 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.

За спектральним розподілом потоку випромінювання джерела розбивають на три класи: з лінійним, смугастим і 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:

Типи ламп	Електрична енергія, Вт	Світловий потік, лм	Світлова віддача лм/вт
	100 Вт	1360 лм	13,6 лм/Вт
Люмінесцентна лампа	58 Вт	5400 лм	93 лм/Вт
Натрієва лампа високого тиску	100 Вт	10000 лм	100 лм/Вт
Натрієва лампа низького тиску	180 Вт	33000 лм	183 лм/Вт
Ртутна лампа високого тиску	1000 Вт	58000 лм	58 лм/Вт
Металологогенна лампа	2000 Вт	190000 лм	95 лм/Вт

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

Матеріали чи поверхні	Коефіцієнти			Характер відображення та пропускання
	відображення ρ	поглинання α	пропускання τ
Крейда	0,85	0,15	-	Дифузне
Емаль силікатна	0,8	0,2	-	Дифузне
Алюміній дзеркальний	0,85	0,15	-	Спрямоване
Дзеркало скляне	0,8	0,2	-	Спрямоване
Скло матоване	0,1	0,5	0,4	Спрямовано-розсіяне
Скло молочне органічне	0,22	0,15	0,63	Спрямовано-розсіяне
Скло опалове силікатне	0,3	0,1	0,6	Дифузне
Скло молочне силікатне	0,45	0,15	0,4	Дифузне

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 залежить від напрямку 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

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 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 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, яке 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 про приблизний світлопотік у люменах, взагалі без вимірювальних приладів? Тут можна скористатися значеннями світловіддачі та їхньої пропорційної залежності до потоку.

У системі енергетичних фотометричних величин аналогом сили світла є сила випромінювання. По відношенню до сили випромінювання сила світла є редукованою фотометричною величиною, отриманої з використанням значень відносної спектральної світлової ефективності монохроматичного випромінювання для денного зору:

де - максимальне значення спектральної світлової ефективності монохроматичного випромінювання (фотометричний еквівалент випромінювання), що дорівнює 683 лм /Вт , а - спектральна щільність сили випромінювання, що визначається як відношення величини припадає на малий спектральний інтервал, укладений між і до ширини цього інтервалу:

Приклади

Сила світла різних джерел:

Примітки

Wikimedia Foundation. 2010 .

• Яскравість
• Кількість речовини

Дивитись що таке "Сила світла" в інших словниках:

сила світла- сила світла: Фізична величина, що визначається ставленням світлового потоку, що поширюється від джерела світла всередині малого тілесного кута, що містить напрямок, що розглядається, до цього кута. [ГОСТ 26148 84, стаття 42] Джерело …

СИЛА СВІТЛА- Одна з осн. світлових величин, що характеризує світіння джерела видимого випромінювання в деякому напрямку. дорівнює відношенню світлового потоку, що поширюється від джерела всередині елем. тілесного кута, що містить цей напрямок, до цього… … Фізична енциклопедія

СИЛА СВІТЛА- СИЛА СВІТЛА, світловий потік, що поширюється всередині тілесного кута, що дорівнює 1 стерадіану. Одиниця виміру сили світла кандела (кд), що дорівнює силі світла джерела, що випускає в заданому напрямку монохроматичне випромінювання з частотою. Сучасна енциклопедія

Сила світла- СИЛА СВІТЛА, світловий потік, що поширюється всередині тілесного кута, що дорівнює 1 стерадіану. Одиниця виміру сили світла - кандела (кд), рівна силі світла джерела, що випускає в заданому напрямку монохроматичне випромінювання з частотою. Ілюстрований енциклопедичний словник

сила світла- (Iν) Фізична величина, що визначається ставленням світлового потоку, що поширюється від джерела світла всередині малого тілесного кута, що містить напрямок, що розглядається, до цього кута. [ГОСТ 26148 84] Тематики оптика, оптичні… Довідник технічного перекладача

СИЛА СВІТЛА- Світловий потік, що поширюється всередині тілесного кута, що дорівнює 1 стерадіану. Одиниця виміру в системі СІ кандела (кд). Великий Енциклопедичний словник

сила світла- šviesos stipris statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. light intensity vok. Lichtstärke, f rus. сила світла f; сила світла джерела f pranc. intensité lumineuse, f; intensité lumineuse de la source, f … Fizikos terminų žodynas

сила світла- Світловий потік, що поширюється всередині тілесного кута, що дорівнює 1 стерадіану. Одиниця виміру у системі СІ кандела (кд). * * * СИЛА СВІТЛА СИЛА СВІТЛА, світловий потік, що поширюється всередині тілесного кута, що дорівнює 1 стерадіану. Одиниця ... ... Енциклопедичний словник

сила світла- šviesos stipris statusas t sritis standartizacija ir metrologija apibrėžtis vienas pagrindinių si didžių, apibūdinantis regimosios šviesos šaltinio švytėjimą kuria nors kryptimi. Jis išreiškiamas šviesos srauto ir erdvinio kampo, kuriame sklinda… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

сила світла I V- 2.16 сила світла IV: Відношення світлового потоку ФV, кд, що виходить від джерела і поширюється всередині тілесного кута, IV = ФV/ω. Одиниця виміру кд. Джерело … Словник-довідник термінів нормативно-технічної документації

Книги

• Сила предків. Непізнана природа (кількість томів: 2), Райдуга Михайло. У комплект входять такі книги. "Непізнана природа". На думку автора, немає нічого таємничішого та загадковішого явищ, які зустрічаються нам у повсякденному житті. Наш світ, у ключових… Купити за 470 руб
• Сила кольору та кольоротерапія: Використовуйте перетворюючі сили світла та кольору для здоров'я та благополуччя, Ліллі Саймон та Сью. Колір - це енергія світла та універсальна мова спілкування всіх істот. Будь-який колір викликає у нас зміни всіх істот. Будь-який колір викликає у нас зміни на всіх рівнях - фізичному,…