Световым потоком принято считать одну из энергетических величин, которая определяет поток излучения, его мощность. При этом учитывается воздействие частиц на приемник света, имеющий спектральную чувствительность. В повседневности люди чаще сталкиваются с понятием светового потока в ходе эксплуатации светильников.
Основные характеристики по световому потоку
Термин «световой поток» не только конкретизирует количество световых частиц, но и характеризует то, каким образом «получается» свет, распределяется. Специалисты объединили эти две характеристики в единый термин «фотометрические данные», - их можно увидеть в технических паспортах изделий, спецификациях, где имеются таблицы, графики, выражающие интенсивность распределения света, плюс, данные по энергоэффективности.
Для оценки потока света используют люмены , считающиеся основными единицами измерения. Однако, это не единственный технический параметр, характеризующий реальные возможности светового источника. Чтобы более правильно определить эффективность света специалисты применяют иное распространенное понятие – «полезный свет», параметром определения которого является освещенность. Ее измеряют в люксах (когда площадь - в квадратных метрах) или в фут-канделах (когда площадь – в квадратных футах). Например, для помещений офисного типа, где расположено большое количество компьютеров, рекомендуется добиваться уровеня освещенности от 300 лк. Если вы читаете, сидя в кресле дома, то освещенность должна быть, как минимум, 500 лк, в зале для лекций – 1000 лк, а вот в грузовом лифте достаточно и 50 лк.
Дополнительные параметры
У специалистов широко распространено такое понятие, как «качество света», которое имеет отношение и к белому и цветному свету. Характеристики, определяющие насыщенность, постоянство светового потока, применяют к белому, цветному свету. Цветовая температура, индекс цветопередачи относят только к белому свету.
Цветовая температура призвана показывать характер, излучения белого света, - холодный (голубоватый оттенок), нейтральный, теплый (красноватый оттенок). Индекс цветопередачи определяет возможность источника передавать оттенки по сравнению с идеальным световым излучателем. Данный параметр определяется по шкале, где 100 приравнивается к солнечному излучению. Для торговых залов, производственных помещений, - везде, где цветопередача критична, индекс должен находиться в пределах 90-100. В офисных, образовательных помещениях желательно, чтобы значение было равно 70-90. На складах , иных площадях, где цветопередача не так важна, достаточно 50.
>>Фотометрия. Световой поток. Сила света
- Вы все знаете, что без темных очков невозможно смотреть на полуденное солнце. Вместе с тем, мы можем долго любоваться звездным небом, и это не вызывает никаких неприятных ощущений. По чему это так? Ответить на эти вопросы нам поможет (от греч. fotos - свет). Фотометрия - раздел оптики, в котором рассматриваются энергетические характеристики света в процессах его излучения, распространения и взаимодействия со средой.
1. Убеждаемся в необходимости изучения энергетических характеристик света
Чтобы все это выяснить, ученые провели сотни опытов и установили средние характеристики зрительных ощущений человека. На этой базе созданы приборы, способные измерять физические величины , характеризующие зрительные ощущения. Одну из таких величин называют световым потоком.
Световой поток - это физическая величина, численно равная количеству оцениваемой по зрительным ощущениям световой энергии , падающей на поверхность за единицу времени.
Световой поток обозначается символом Ф и вычисляется по формуле:
где W - оцениваемая по зрительным ощущениям световая энергия, падающая на определенную поверхность; t - время падения световой энергии на эту поверхность.
За единицу светового потока принят люмен (лм) (от латин. Iumen - свет). Оказалось, например, что световой поток от звездного неба, падающий на сетчатку глаза, - около 0,000000001 лм, световой поток от полуденного солнца - 8 лм. Именно поэтому мы не можем смотреть на яркое солнце невооруженным глазом.
В повседневной жизни в качестве очень часто применяют электрические лампы накаливания, которые отличаются друг от друга мощностью (обозначается P и измеряется в ваттах, Вт). Для определения полного светового потока некоторых ламп накаливания приводим соответствующую таблицу:
Световой поток создается источником света. Физическая величина, характеризующая свечение источника света в определенном направлении, называется силой света .
Если источник излучает видимый свет равномерно во все стороны, то сила света вычисляется по формуле:
где Ф - полный световой поток, испускаемый источником; к - постоянная величина, приблизительно равная 3,14.
За единицу силы света в Международной системе единиц (СИ) принята кандела (кд) (от латин. candela - свеча). Кандела - одна из основных единиц СИ.
3. Учимся решать задачи
Задача . Вычислите полный световой поток, излучаемый лампой накаливания, сила света которой равна 30 кд. Определите мощность лампы.
- Подводим итоги
Раздел оптики , в котором рассматриваются энергетические характеристики света в процессе его испускания, распространения и взаимодействия со средой, называется фото метрией.
Световое излучение источника характеризуется световым потоком и силой света.
Физическая величина, численно равная количеству оцениваемой по зрительным ощущениям световой энергии W1 падающей на поверхность за единицу времени t, называется световым потоком (ф).
Световой поток измеряется в люменах (лм).
Физическая величина, характеризующая свечение источника света в определенном направлении, называется силой света (/). Единица силы света - кандела (кд), одна из семи основных величин СИ.
- Контрольные вопросы
1. Приведите примеры технических устройств, которые реагируют на поступление световой энергии.
2. Что называют световым потоком? В каких единицах он измеряется?
3. К свету какого цвета - зеленого или красного - чувствительность глаза выше?
4. По какой формуле определяют силу света? В каких единицах она измеряется?
- Упражнения
1. Сила света точечного источника составляет 100 кд. Определите полный световой поток, испускаемый этим источником.
2 Полный световой поток электрической лампы равен 1884 лм. Определите силу света этого источника.
3 Почему днем тяжело рассмотреть через окно внутреннее пространство неосвещенной комнаты, если не приближать лицо вплотную к стеклу?
4 Предположим, что от красного и зеленого сигналов светофора на сетчатку глаза падает приблизительно одинаковый световой поток. Одинаковой ли мощности лампы установленные в светофоре? Если нет, то мощность какой лампы больше - зеленой или красной?
Физика. 7 класс: Учебник / Ф. Я. Божинова, Н. М. Кирюхин, Е. А. Кирюхина. - X.: Издательство «Ранок», 2007. - 192 с.: ил.
Содержание урока конспект урока и опорный каркас презентация урока интерактивные технологии акселеративные методы обучения Практика тесты, тестирование онлайн задачи и упражнения домашние задания практикумы и тренинги вопросы для дискуссий в классе Иллюстрации видео- и аудиоматериалы фотографии, картинки графики, таблицы, схемы комиксы, притчи, поговорки, кроссворды, анекдоты, приколы, цитаты Дополнения рефераты шпаргалки фишки для любознательных статьи (МАН) литература основная и дополнительная словарь терминов Совершенствование учебников и уроков исправление ошибок в учебнике замена устаревших знаний новыми Только для учителей календарные планы учебные программы методические рекомендацииЧто за термин - поток света или световой поток в общепринятой терминологии? Мощность светового излучения, т. е. видимого излучения, оцениваемого по световому ощущению, которое оно производит на глаз человека. Вот так в современной электрике обозначается понятие светового потока. Единица измеряется светового потока - люмен.
Лампа накаливания (100 Вт) излучает световой поток, равный 1350 лм, а люминесцентная лампа ЛБ40 - 3200.
Один люмен равен световому потоку, испускаемому точечным изотропным источником, c силой света равной одной канделе, в телесный угол, величиной в один стерадиан (1 лм = 1 кд·ср).
Полный световой поток, создаваемый изотропным источником, с силой света одна кандела, равен 4π люменам.
Существует и другое определение: единицей светового потока является люмен (лм), равный потоку, излучаемому абсолютно черным телом с площади 0,5305 мм 2 при температуре затвердевания платины (1773° С), или 1 свеча·1 стерадиан.
Сила света - пространственная плотность светового потока, равная отношению светового потока к величине телесного угла, в котором равномерно распределено излучение. Единицей силы света является кандела.
Освещенность - поверхностная плотность светового потока, падающего на поверхность, равная отношению светового потока к величине освещаемой поверхности, по которой он равномерно распределен.
Единицей освещенности является люкс (лк) , равный освещенности, создаваемой световым потоком в 1 лм, равномерно распределенным на площади в 1 м 2 , т. е. равный 1 лм/1 м 2 .
Яркость - поверхностная плотность силы света в заданном направлении, равная отношению силы света к площади проекции светящейся поверхности на плоскость, перпендикулярную тому же направлению.
Единица яркости - кандела на квадратный метр (кд/м 2).
Светимость (светность) - поверхностная плотность светового потока, испускаемого поверхностью, равная отношению светового потока к площади светящейся поверхности.
Единицей светимости является 1 лм/м 2 .
Единицы световых величин в международной системе единиц СИ (SI)
|
Наименование величины |
Наименование единицы |
Выражение |
Обозначение единицы |
|
|
русское |
между- |
|||
|
Сила света |
||||
|
Световой поток |
||||
|
Световая энергия |
люмен-секунда |
|||
|
Освещенность |
||||
|
Светимость |
люмен на квадратный метр |
|||
|
кандела на квадратный метр |
||||
|
Световая экспозиция |
люкс-секунда |
кд·ср·с/м 2 |
||
|
Энергия излучения |
кг·м 2 /с 2 |
|||
|
Поток излучения, мощность излучения |
кг·м 2 /с 3 |
|||
|
Световой эквивалент потока излучения |
люмен на ватт |
|||
|
Поверхностная плотность потока излучения |
ватт на квадратный метр |
|||
|
Энергетическая сила света (сила излучения) |
ватт на стерадиан |
кг·м2/(с 3 ·ср) |
||
|
Энергетическая яркость |
ватт на стерадиан-квадратный метр |
кг/(с 3 ·ср) |
Вт/(ср·м 2) |
|
|
Энергетическая освещенность (облученность) |
ватт на квадратный метр |
|||
|
Энергетическая светимость (излучаемость) |
ватт на квадратный метр |
|||
Примеры:
|
Тип лампы |
Мощность, Вт |
Световой |
Примерная |
|
Лампа накаливания Б235-245-100 |
|||
|
Лампа люминесцентная ЛБ 40 |
|||
|
Ртутная лампа высокого давления ДРЛ 250 |
|||
|
Обычный светодиод |
|||
|
Сверхяркий светодиод |
ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ СПРАВОЧНИК" ледоригинал
Под общей ред. профессоров МЭИ В.Г. Герасимова и др.
М.: Издательство МЭИ, 1998
Любой человек периодически приобретает какие-либо осветительные приборы. На всех светильниках имеются надписи, обозначающие технические характеристики изделия, в том числе и световой поток. Данная физическая величина используется в светотехнике для определения мощности, переносимой излучением в определенном направлении. С помощью светового потока рассчитывается освещенность помещений, установленная государственными стандартами. Выполнение этих расчетов направлено на сохранение зрения, предупреждение негативных последствий недостаточной освещенности. Конкретные показатели для того или иного объекта устанавливаются строительными правилами и санитарными нормами.
Сила света - основной показатель
Сила света относится к одной из первичных характеристик любого излучателя в установленном оптическом диапазоне. Она точно определяет, какое количество мощности переносится в тех или иных направлениях, ограниченных условным телесным углом. Поэтому на графическом изображении конфигурация силы света не будет иметь вид прямой линии.
Вершина телесного угла располагается в центре сферы. Единицей измерения этого угла служит стерадиан. Для его вычисления необходимо площадь воображаемого шара соотнести с квадратом радиуса. Поэтому стерадиан является безразмерной величиной, как и сам телесный угол. Согласно определения, на площадь сферы помещается 12,56 стерадиана или 4 Пи.
Телесный угол является объемным и выглядит в виде конуса, вершина которого расположена в центре воображаемого шара. Однако его основание нельзя считать плоскостью, поэтому сравнение телесного угла и конуса будет не совсем корректным. В качестве основания рассматривается та часть сферы, которая отсекается боковой поверхностью. Вместе с тем, следует отметить, что сила света для проведения практических расчетов используется крайне редко. Вместо него стали пользоваться таким интегральным параметром как световой поток, значение которого наносится на все этикетки приборов освещения.
Физические свойства светового потока
Физическая величина светового потока указывает на количество мощности, падающей на какую-либо поверхность, независимо от телесного угла. Именно световой поток имеется в виду, когда сравниваются свечения разных при различном потреблении мощности. Например, светодиод, потребляющий 9 ватт, светит ярче, нежели обычная лампочка накаливания, мощностью 60 ватт.
Единицей измерения светового потока является люмен, равный мощности, испускаемой изотропным источником света, заключенной в границах телесного угла величиной в один стерадиан. При рассмотрении различных типов источников света, следует учесть, что светодиодную лампу нельзя рассматривать в качестве изотропного излучателя. На это факт косвенно указывает маркировка изделия, на которой величина угла рассеивания составляет 240 0 . Этот угол соответствует условному конусу, ограничивающему часть сферы.
Световой поток может рассеиваться в зависимости от того, в какой плоскости расположен прибор. Определенное влияние оказывает , направляя световой поток в неизменном виде в границах плафона. В других направлениях остаточная часть угла рассеивания излучается равномерно с учетом воздействия стекла. С помощью светового потока оцениваются отражающие свойства различных поверхностей. Например, его величина, при отражении от объектов, окрашенных в белый цвет, значительной выше, чем от поверхностей темного цвета.
Световой поток и освещенность
Понятие светового потока в чистом виде соответствует полной мощности, излучаемой источником в оптическом диапазоне. Однако на практике распределение мощности по поверхностям помещения происходит неравномерно. В связи с этим было введено понятие освещенности, используемое различными стандартами, нормами и требованиями.
Для измерения данной величины используется люкс, представляющий собой отношение светового потока к площади, на которой он распределяется. Теоретическое толкование освещенности обычно не вызывает проблем, в отличие от использования этого понятия в практической деятельности. Основные сложности связаны с неудобством совместного использования при расчетах светового потока и угла рассеивания.
Сами расчеты освещенности с целью получения максимально точных результатов, должны выполняться по определенным правилам. Например, освещенность помещений будет различной в определенное время дня. Поэтому световой поток и освещенность должны разбиваться на части в соответствии со своим временем. Кроме того, должна учитываться конструкция установленного прибора освещения. Например, матовый плафон способствует потере освещенности, а рефлектор карманного фонарика, наоборот, направляет усиленный поток света в нужную сторону. Поэтому величина светового потока во многом зависит от осветительных приборов, установленных в помещении.