1. Светлинен поток

Светлинният поток е силата на лъчистата енергия, оценена от светлинното усещане, което произвежда.Енергията на излъчване се определя от броя на квантите, които излъчвателят излъчва в космоса. Радиационната енергия (лъчистата енергия) се измерва в джаули. Количеството енергия, излъчено за единица време, се нарича радиационен поток или радиационен поток. Радиационният поток се измерва във ватове. Светлинният поток се обозначава с Fe.

където: Qе - енергия на излъчване.

Радиационният поток се характеризира с разпределението на енергията във времето и пространството.

В повечето случаи, когато се говори за разпределението на радиационния поток във времето, те не вземат предвид квантовата природа на появата на радиация, а разбират това като функция, която дава промяна във времето на моментните стойности на радиацията поток Ф(t). Това е приемливо, тъй като броят на фотоните, излъчени от източника за единица време, е много голям.

Според спектралното разпределение на радиационния поток източниците се делят на три класа: с линейни, ивични и непрекъснати спектри. Радиационният поток на източник с линеен спектър се състои от монохроматични потоци на отделни линии:

където: Фλ - монохроматичен радиационен поток; Fe - радиационен поток.

За източници с ивичест спектър излъчването се появява в доста широки области на спектъра - ленти, разделени една от друга с тъмни интервали. За характеризиране на спектралното разпределение на радиационния поток с непрекъснат и ивичен спектър се използва величина, наречена спектрална плътност на потока

където: λ - дължина на вълната.

Спектралната плътност на радиационния поток е характеристика на разпределението на лъчистия поток в спектъра и е равна на отношението на елементарния поток ΔФeλ, съответстващ на безкрайно малка площ, към ширината на тази област:

Плътността на спектралния радиационен поток се измерва във ватове на нанометър.

В осветителната техника, където основният приемник на радиация е човешкото око, се въвежда концепцията за светлинен поток, за да се оцени ефективният ефект на радиационния поток. Светлинният поток е потокът от радиация, оценен по въздействието му върху окото, чиято относителна спектрална чувствителност се определя от средната спектрална крива на ефективност, одобрена от CIE.

В осветителната техника се използва следното определение за светлинен поток: светлинният поток е мощността на светлинната енергия. Единицата за светлинен поток е лумен (lm). 1 lm съответства на светлинния поток, излъчван в единичен телесен ъгъл от точков изотропен източник със светлинен интензитет 1 кандела.

Таблица 1. Типични светлинни стойности на източници на светлина:

Видове лампи	Електрическа енергия, W	Светлинен поток, lm	Светлинна ефективност lm/w
	100 W	1360 lm	13,6 lm/W
Флуоресцентна лампа	58 W	5400 lm	93 lm/W
Натриева лампа с високо налягане	100 W	10000 lm	100 lm/W
Натриева лампа с ниско налягане	180 W	33000 lm	183 lm/W
Живачна лампа с високо налягане	1000 W	58000 lm	58 lm/W
Металхалогенна лампа	2000 W	190000 lm	95 lm/W

Светлинният поток Ф, падащ върху тялото, се разпределя на три компонента: отразена от тялото Фρ, погълната от Фα и пропусната Фτ. При използване на следните коефициенти: отражение ρ = Фρ /Ф; абсорбция α =Фα /Ф; предаване τ = Фτ / Ф.

Таблица 2. Светлинни характеристики на някои материали и повърхности

Материали или повърхности	Коефициенти			Характер на отражение и предаване
Материали или повърхности	отражения ρ	абсорбция α	предаване τ	Характер на отражение и предаване
Тебешир	0,85	0,15	-	дифузно
Силикатен емайл	0,8	0,2	-	дифузно
Алуминиево огледало	0,85	0,15	-	Режисиран
Стъклено огледало	0,8	0,2	-	Режисиран
Матирано стъкло	0,1	0,5	0,4	Насочено-разпръснати
Органично млечно стъкло	0,22	0,15	0,63	Насочено-разпръснати
Опалово силикатно стъкло	0,3	0,1	0,6	дифузно
Силикатно млечно стъкло	0,45	0,15	0,4	дифузно

2. Сила на светлината

Разпределението на радиацията от реален източник в околното пространство не е равномерно. Следователно, светлинният поток няма да бъде изчерпателна характеристика на източника, ако разпределението на радиацията в различни посоки на околното пространство не се определя едновременно.

За да се характеризира разпределението на светлинния поток, се използва концепцията за пространствена плътност на светлинния поток в различни посоки на околното пространство. Пространствената плътност на светлинния поток, определена от съотношението на светлинния поток към плътния ъгъл с върха в точката, където се намира източникът, в рамките на който този поток е равномерно разпределен, се нарича интензитет на светлината:

където: F - светлинен поток; ω - телесен ъгъл.

Единицата за интензитет на светлината е кандела. 1 cd.

Това е интензитетът на светлината, излъчван в перпендикулярна посока от повърхностен елемент на черно тяло с площ 1:600000 m2 при температурата на втвърдяване на платината.
Единицата за интензитет на светлината е кандела, cd е една от основните величини в системата SI и съответства на светлинен поток от 1 lm, равномерно разпределен в рамките на телесен ъгъл от 1 стерадиан (ср.). Телесният ъгъл е част от пространството, затворено вътре в конична повърхност. Плътен ъгълω се измерва чрез отношението на площта, която изрязва от сфера с произволен радиус, към квадрата на последната.

3. Осветеност

Осветеността е количеството светлина или светлинен поток, падащо върху единица повърхност. Означава се с буквата Е и се измерва в лукс (lx).

Единицата за осветеност лукс, лукс, има измерението лумен на квадратен метър (lm/m2).

Осветеността може да се дефинира като плътността на светлинния поток върху осветена повърхност:

Осветеността не зависи от посоката на разпространение на светлинния поток върху повърхността.

Ето някои общоприети индикатори за осветеност:

Лято, ден под безоблачно небе - 100 000 лукса

Улично осветление - 5-30 лукса

Пълнолуние в ясна нощ - 0,25 лукса

4. Връзката между интензитета на светлината (I) и осветеността (E).

Закон на обратните квадрати

Осветеността в определена точка на повърхност, перпендикулярна на посоката на разпространение на светлината, се определя като съотношението на интензитета на светлината към квадрата на разстоянието от тази точка до източника на светлина. Ако вземем това разстояние като d, тогава тази връзка може да се изрази със следната формула:

Например: ако източник на светлина излъчва светлина с интензитет 1200 cd в посока, перпендикулярна на повърхността на разстояние 3 метра от тази повърхност, тогава осветеността (Ep) в точката, където светлината достига повърхността, ще бъде 1200 /32 = 133 лукса. Ако повърхността е на разстояние 6 m от източника на светлина, осветеността ще бъде 1200/62 = 33 лукса. Тази връзка се нарича "закон на обратните квадрати".

Осветеността в определена точка на повърхност, която не е перпендикулярна на посоката на разпространение на светлината, е равна на интензитета на светлината в посоката на точката на измерване, разделена на квадрата на разстоянието между източника на светлина и точката в равнината, умножено чрез косинуса на ъгъла γ (γ е ъгълът, образуван от посоката на падане на светлината и перпендикуляра към тази равнина).

Следователно:

Това е законът на косинуса (Фигура 1).

Ориз. 1. Към косинусния закон

За да изчислите хоризонталната осветеност, препоръчително е да промените последната формула, като замените разстоянието d между източника на светлина и точката на измерване с височината h от източника на светлина до повърхността.

На фигура 2:

Тогава:

Получаваме:

С помощта на тази формула се изчислява хоризонталната осветеност в точката на измерване.

Ориз. 2. Хоризонтално осветление

6. Вертикално осветление

Осветяването на същата точка P във вертикална равнина, ориентирана към източника на светлина, може да бъде представено като функция на височината (h) на източника на светлина и ъгъла на падане (γ) на интензитета на светлината (I) (Фигура 3).

осветеност:

За повърхности с крайни размери:

Светимостта е плътността на светлинния поток, излъчван от светеща повърхност. Единицата за осветеност е лумен на квадратен метър светеща повърхност, което съответства на повърхност от 1 m2, която равномерно излъчва светлинен поток от 1 lm. При общото излъчване се въвежда понятието енергийна светимост на излъчващото тяло (Me).

Единицата за енергийна осветеност е W/m2.

Светимостта в този случай може да се изрази чрез спектралната енергийна плътност на светимостта на излъчващото тяло Meλ(λ)

За сравнителна оценка намаляваме енергийните светимости до яркостите на някои повърхности:

Слънчева повърхност - Me=6 107 W/m2;

Жичка за лампа с нажежаема жичка - Me=2 105 W/m2;

Повърхността на слънцето в зенита е M=3,1 109 lm/m2;

Крушка за луминесцентна лампа - M=22 103 lm/m2.

Това е интензитетът на светлината, излъчвана на единица повърхност в определена посока. Единицата за яркост е кандела на квадратен метър (cd/m2).

Самата повърхност може да излъчва светлина, като повърхността на лампа, или да отразява светлина, която идва от друг източник, като повърхността на път.

Повърхностите с различни отразяващи свойства при едно и също осветление ще имат различна степен на яркост.

Яркостта, излъчвана от повърхност dA под ъгъл Ф спрямо проекцията на тази повърхност, е равна на отношението на интензитета на светлината, излъчена в дадена посока, към проекцията на излъчващата повърхност (фиг. 4).

Ориз. 4. Яркост

Както светлинният интензитет, така и проекцията на излъчващата повърхност не зависят от разстоянието. Следователно яркостта също не зависи от разстоянието.

Някои практически примери:

Повърхностна яркост на слънцето - 2000000000 cd/m2

Яркост на луминесцентни лампи - от 5000 до 15000 cd/m2

Повърхностна яркост на пълната луна - 2500 cd/m2

Изкуствено пътно осветление - 30 lux 2 cd/m2

Конвертор на дължина и разстояние Конвертор на маса Конвертор на мерки за обем на насипни продукти и хранителни продукти Конвертор на площ Конвертор на обем и мерни единици в кулинарни рецепти Конвертор на температура Конвертор на налягане, механично напрежение, модул на Юнг Конвертор на енергия и работа Конвертор на мощност Конвертор на сила Преобразувател на време Линеен скоростен преобразувател Преобразувател на плосък ъгъл Термична ефективност и горивна ефективност Преобразувател на числа в различни бройни системи Преобразувател на единици за измерване на количество информация Валутни курсове Размери на дамско облекло и обувки Размери на мъжко облекло и обувки Преобразувател на ъглова скорост и честота на въртене Преобразувател на ускорение Преобразувател на ъглово ускорение Преобразувател на плътност Преобразувател на специфичен обем Преобразувател на инерционен момент Преобразувател на момент на сила Преобразувател на въртящ момент Преобразувател на специфична топлина на изгаряне (по маса) Преобразувател на енергийна плътност и специфична топлина на изгаряне (по обем) Преобразувател на температурна разлика Преобразувател на коефициент на топлинно разширение Преобразувател на термично съпротивление Конвертор на топлопроводимост Конвертор на специфичен топлинен капацитет Конвертор на излагане на енергия и мощност на топлинно излъчване Конвертор на плътност на топлинен поток Конвертор на коефициент на топлопреминаване Конвертор на обемен дебит Конвертор на масов дебит Конвертор на моларен дебит Конвертор на масов дебит Конвертор на моларна концентрация Конвертор на масова концентрация в разтвор Конвертор Динамичен (абсолютен) конвертор на вискозитет Конвертор на кинематичен вискозитет Конвертор на повърхностно напрежение Конвертор на паропропускливост Конвертор на паропропускливост и скорост на пренос на пари Конвертор на звуково ниво Конвертор на чувствителност на микрофона Конвертор на ниво на звуково налягане (SPL) Конвертор на ниво на звуково налягане с избираемо референтно налягане Конвертор на яркост Конвертор на светлинен интензитет Конвертор на осветеност Конвертор на разделителна способност на компютърна графика Преобразувател на честота и дължина на вълната Диоптрична мощност и фокусно разстояние Диоптрична мощност и увеличение на лещата (×) Преобразувател на електрически заряд Преобразувател на линеен заряд Преобразувател на повърхностна плътност на заряд Преобразувател на плътност на обемен заряд Преобразувател на електрически ток Конвертор на линеен ток Преобразувател на плътност на повърхностен ток Преобразувател на напрегнатост на електрическо поле Електростатичен потенциал и преобразувател на напрежение Преобразувател на електрическо съпротивление Преобразувател на електрическо съпротивление Преобразувател на електрическа проводимост Преобразувател на електрическа проводимост Електрически капацитет Преобразувател на индуктивност Американски преобразувател на проводника Нива в dBm (dBm или dBm), dBV (dBV), ватове и др. единици Преобразувател на магнитодвижеща сила Преобразувател на силата на магнитното поле Преобразувател на магнитен поток Преобразувател на магнитна индукция Излъчване. Конвертор на мощността на погълнатата доза на йонизиращо лъчение Радиоактивност. Преобразувател на радиоактивен разпад Радиация. Конвертор на експозиционна доза Радиация. Конвертор на абсорбирана доза Конвертор на десетичен префикс Пренос на данни Типография и конвертор на единици за обработка на изображения Конвертор на единици за обем на дървен материал Изчисляване на моларна маса Периодичната таблица на химическите елементи на Д. И. Менделеев

Първоначална стойност

Преобразувана стойност

лукс метър-кандела сантиметър-кандела фут-кандела phot knox кандела-стерадиан на кв. метър лумен на кв. метър лумен на кв. сантиметър лумен на кв. фут ват на кв. cm (при 555 nm)

Повече за осветлението

Главна информация

Осветеността е светлинна величина, която определя количеството светлина, падащо върху определена повърхност на тялото. Зависи от дължината на вълната на светлината, тъй като човешкото око възприема яркостта на светлинните вълни с различна дължина, тоест различни цветове, по различни начини. Осветеността се изчислява отделно за различните дължини на вълната, тъй като хората възприемат светлината с дължина на вълната 550 нанометра (зелено) и цветовете, които са в близост в спектъра (жълто и оранжево), като най-ярки. Светлината, произведена от по-дълги или по-къси дължини на вълната (виолетова, синя, червена), се възприема като по-тъмна. Осветлението често се свързва с понятието яркост.

Осветеността е обратно пропорционална на площта, върху която пада светлината. Тоест, при осветяване на повърхност със същата лампа, осветеността на по-голяма площ ще бъде по-малка от осветеността на по-малка площ.

Разлика между яркост и осветеност

Яркост Осветление

На руски думата "яркост" има две значения. Яркостта може да означава физическо количество, тоест характеристика на светещи тела, равна на съотношението на интензитета на светлината в определена посока към площта на проекцията на светещата повърхност върху равнина, перпендикулярна на тази посока. Може също да дефинира по-субективна концепция за цялостна яркост, която зависи от много фактори, като например очите на човека, който гледа към светлината, или количеството светлина в околната среда. Колкото по-малко светлина има, толкова по-ярък изглежда светлинният източник. За да не бъркате тези две понятия с осветление, си струва да запомните, че:

яркостхарактеризира светлината, отразениот повърхността на светещо тяло или изпратен от тази повърхност;

осветяванехарактеризира паданесветлина върху осветената повърхност.

В астрономията яркостта характеризира както излъчващата (звезди), така и отразяващата (планетите) способност на повърхността на небесните тела и се измерва по фотометричната скала на звездния блясък. Освен това, колкото по-ярка е звездата, толкова по-ниска е стойността на нейната фотометрична яркост. Най-ярките звезди имат отрицателна стойност на звездния блясък.

Единици

Осветеността най-често се измерва в единици SI апартаменти. Един лукс е равен на един лумен на квадратен метър. Тези, които предпочитат имперските единици пред метричните, използват за измерване на осветеността свещ за краката. Често се използва във фотографията и киното, както и в някои други области. Кракът в името се използва, защото един фут-кандела се отнася до осветеността на една кандела върху повърхност от един квадратен фут, измерена на разстояние от един фут (малко над 30 см).

Фотометър

Фотометърът е устройство, което измерва осветеността. Обикновено светлината се изпраща към фотодетектор, преобразува се в електрически сигнал и се измерва. Понякога има фотометри, които работят на различен принцип. Повечето фотометри показват информация за осветеността в луксове, въпреки че понякога се използват други единици. Фотометрите, наречени експонометри, помагат на фотографите и кинематографистите да определят скоростта на затвора и диафрагмата. Освен това фотометрите се използват за определяне на безопасното осветление на работното място, в растениевъдството, в музеите и в много други индустрии, където е необходимо да се знае и поддържа определено ниво на осветление.

Осветление и безопасност на работното място

Работата в тъмна стая застрашава увреждане на зрението, депресия и други физиологични и психологически проблеми. Ето защо много правила за безопасност на труда включват изисквания за минимална безопасна осветеност на работното място. Измерванията обикновено се извършват с фотометър, който дава крайния резултат в зависимост от зоната на разпространение на светлината. Това е необходимо, за да се осигури достатъчно осветление в цялата стая.

Осветление във фотографията и видеозаснемането

Повечето съвременни фотоапарати имат вградени експонометри, улесняващи работата на фотографа или оператора. Необходим е експонометр, за да може фотографът или операторът да определи колко светлина трябва да бъде пусната във филма или фото матрицата, в зависимост от осветеността на снимания обект. Осветеността в луксове се преобразува от експонометра във възможни комбинации от скорост на затвора и бленда, които след това се избират ръчно или автоматично, в зависимост от това как е конфигуриран фотоапаратът. Обикновено предлаганите комбинации зависят от настройките на камерата, както и от това, което фотографът или операторът иска да изобрази. Студиата и филмовите декори често използват външен или вграден светломер, за да определят дали използваните източници на светлина осигуряват достатъчно осветление.

За да правите добри снимки или видео при условия на лошо осветление, до филма или сензора трябва да достига достатъчно светлина. Това не е трудно да се постигне с фотоапарат - просто трябва да зададете правилната експозиция. С видеокамерите ситуацията е по-сложна. За да заснемете висококачествено видео, обикновено трябва да инсталирате допълнително осветление, в противен случай видеото ще бъде твърде тъмно или с много цифров шум. Това не винаги е възможно. Някои видеокамери са специално проектирани за снимане при условия на слаба светлина.

Фотоапарати, предназначени за снимане при слаба осветеност

Има два вида камери за слаба светлина: някои използват оптика от по-висок клас, а други използват по-модерна електроника. Оптиката пропуска повече светлина в обектива, а електрониката се справя по-добре дори с малкото светлина, която попада в камерата. Обикновено електрониката причинява проблемите и страничните ефекти, описани по-долу. Оптиката с висока апертура ви позволява да заснемате видео с по-високо качество, но нейните недостатъци са допълнителното тегло поради голямото количество стъкло и значително по-високата цена.

В допълнение, качеството на снимане се влияе от едноматричната или триматричната фотоматрица, инсталирана във видео и фото камери. При триматрична решетка цялата входяща светлина се разделя от призма на три цвята - червен, зелен и син. Качеството на изображението при тъмни условия е по-добро при камерите с три матрици, отколкото при камерите с една матрица, тъй като по-малко светлина се разпръсква при преминаване през призмата, отколкото когато се обработва от филтъра в камера с една матрица.

Съществуват два основни вида фотоматрици – устройства със зарядна връзка (CCD) и такива, базирани на CMOS (комплементарни металооксидни полупроводници) технология. Първият обикновено съдържа сензор, който получава светлина и процесор, който обработва изображението. При CMOS сензорите сензорът и процесорът обикновено са комбинирани. При условия на слаба осветеност CCD камерите обикновено създават по-добри изображения, докато CMOS камерите имат предимството да са по-евтини и консумират по-малко енергия.

Размерът на фотоматрицата също влияе върху качеството на изображението. Ако снимането се извършва с малко количество светлина, тогава колкото по-голяма е матрицата, толкова по-добро е качеството на изображението и колкото по-малка е матрицата, толкова повече проблеми с изображението - върху него се появява цифров шум. Големите матрици се инсталират в по-скъпи камери и изискват по-мощна (и в резултат на това по-тежка) оптика. Камерите с такива матрици ви позволяват да снимате професионално видео. Така например напоследък се появиха редица филми, които са заснети изцяло с фотоапарати като Canon 5D Mark II или Mark III, които са с размер на матрицата 24 х 36 мм.

Производителите обикновено посочват минималните условия, при които камерата може да работи, например при осветеност от 2 лукса или повече. Тази информация не е стандартизирана, тоест производителят сам решава кое видео се счита за висококачествено. Понякога две камери с еднакво минимално ниво на осветеност произвеждат различно качество на снимане. Асоциацията на електронните индустрии (EIA) в САЩ предложи стандартизирана система за определяне на светлочувствителността на камерите, но засега тя се използва само от някои производители и не е общоприета. Следователно, за да сравните две камери с еднакви светлинни характеристики, често трябва да ги изпробвате в действие.

В момента всяка камера, дори и тази, предназначена за условия на слаба осветеност, може да произвежда нискокачествени изображения с висока зърнистост и последващо сияние. За да разрешите някои от тези проблеми, можете да предприемете следните стъпки:

Снимайте на статив;
Работа в ръчен режим;
Не използвайте режим на увеличение, а вместо това преместете камерата възможно най-близо до обекта;
Не използвайте автоматично фокусиране и автоматичен избор на ISO - при по-висока стойност на ISO шумът се увеличава;
Снимайте със скорост на затвора 1/30;
Използвайте дифузна светлина;
Ако не е възможно да инсталирате допълнително осветление, тогава използвайте цялата възможна светлина наоколо, като улични лампи и лунна светлина.

Въпреки че няма стандартизация относно чувствителността на фотоапаратите към светлина, за нощна фотография все още е най-добре да изберете фотоапарат, който казва, че работи при 2 лукса или по-ниско. Друго нещо, което трябва да запомните е, че дори ако камерата е наистина добра при снимане в тъмни условия, нейната светлочувствителност, посочена в луксове, е чувствителност към светлина, насочена към обекта, но камерата всъщност получава светлина, отразена от обекта. При отразяване част от светлината се разпръсква и колкото по-далеч е камерата от обекта, толкова по-малко светлина влиза в обектива, което влошава качеството на снимане.

Номер на експозицията

Номер на експозицията(англ. Exposure Value, EV) - цяло число, характеризиращо възможните комбинации извадкиИ блендана снимка, филм или видеокамера. Всички комбинации от скорост на затвора и бленда, които излагат на филма или сензора еднакво количество светлина, имат едно и също число на експозиция.

Няколко комбинации от скорост на затвора и бленда във фотоапарата при едно и също число на експозиция ви позволяват да получите изображение с приблизително същата плътност. Изображенията обаче ще бъдат различни. Това се дължи на факта, че при различни стойности на блендата дълбочината на изобразеното пространство ще бъде различна; при различни скорости на затвора, изображението ще остане върху филма или матрицата за различно време, в резултат на което ще бъде замъглено в различна степен или изобщо няма да бъде замъглено. Например, комбинациите f/22 - 1/30 и f/2.8 - 1/2000 се характеризират с едно и също число на експозиция, но първото изображение ще има голяма дълбочина на рязкост и може да бъде замъглено, а второто ще има плитка дълбочина на рязкост и е много вероятно изобщо да не е замъглено.

По-високите EV стойности се използват, когато обектът е по-добре осветен. Например, стойност на експозиция (при ISO 100) от EV100 = 13 може да се използва при снимане на пейзажи, ако небето е облачно, а EV100 = –4 е подходящо за снимане на ярко сияние.

A-приори,

EV = log 2 ( н 2 /T)

2 EV = н 2 /T, (1)

н- номер на блендата (например: 2; 2,8; 4; 5,6 и т.н.)
T- скорост на затвора в секунди (например: 30, 4, 2, 1, 1/2, 1/4, 1/30, 1/100 и т.н.)

Например, за комбинация от f/2 и 1/30, числото на експозицията

EV = log 2 (2 2 /(1/30)) = log 2 (2 2 × 30) = 6,9 ≈ 7.

Този номер може да се използва за нощни сцени и осветени витрини. Комбинирането на f/5.6 със скорост на затвора 1/250 дава числото на експозицията

EV = log 2 (5,6 2 /(1/250)) = log 2 (5,6 2 × 250) = log 2 (7840) = 12,93 ≈ 13,

който може да се използва за заснемане на пейзаж с облачно небе и без сенки.

Трябва да се отбележи, че аргументът на логаритмичната функция трябва да бъде безразмерен. При определяне на числото на експозицията EV размерът на знаменателя във формула (1) се игнорира и се използва само числената стойност на скоростта на затвора в секунди.

Връзката между броя на експозицията и яркостта и осветеността на обекта

Определяне на експозицията чрез яркостта на светлината, отразена от обекта

Когато използвате експонометри или луксометри, които измерват светлината, отразена от обекта, скоростта на затвора и диафрагмата са свързани с яркостта на обекта, както следва:

н 2 /T = Л.С./К (2)

н- число на отвора;
T- скорост на затвора в секунди;
Л- средна яркост на сцената в кандели на квадратен метър (cd/m²);
С- аритметична стойност на фоточувствителността (100, 200, 400 и т.н.);
К- експонометър или коефициент на калибриране на луксометър за отразена светлина; Canon и Nikon използват K=12.5.

От уравнения (1) и (2) получаваме числото на експозицията

EV = log 2 ( Л.С./К)

2 EV = Л.С./К

При К= 12,5 и ISO 100, имаме следното уравнение за яркостта:

2 EV = 100 Л/12.5 = 8Л

Л= 2 EV /8 = 2 EV /2 3 = 2 EV–3 .

Осветление и музейни експонати

Скоростта, с която музейните експонати се влошават, избледняват и по друг начин се влошават, зависи от тяхното осветление и силата на източниците на светлина. Персоналът на музея измерва осветеността на експонатите, за да гарантира, че безопасно количество светлина достига до експонатите, но също така и за да гарантира, че има достатъчно светлина, за да могат посетителите да виждат добре експоната. Осветеността може да се измери с фотометър, но в много случаи това не е лесно, тъй като трябва да е възможно най-близо до експоната, а това често налага премахване на защитното стъкло и изключване на алармата, както и получаване на разрешение за извършване така. За да улеснят нещата, музейните работници често използват камери като фотометри. Разбира се, това не е заместител на точни измервания в ситуация, в която се открие проблем с количеството светлина, което пада върху експоната. Но за да се провери дали е необходима по-сериозна проверка с фотометър е напълно достатъчна камера.

Експозицията се определя от камерата въз основа на показанията за осветеност и като знаете експозицията, можете да намерите осветеността, като направите серия от прости изчисления. В този случай музейният персонал използва или формула, или таблица, която преобразува експозицията в единици за осветеност. По време на изчисленията не забравяйте, че камерата поглъща част от светлината и вземете това предвид в крайния резултат.

Осветление в други сфери на дейност

Градинарите и производителите знаят, че растенията се нуждаят от светлина за фотосинтезата и знаят от колко светлина се нуждае всяко растение. Те измерват нивата на светлина в оранжерии, овощни градини и зеленчукови градини, за да гарантират, че всяко растение получава достатъчно светлина. Някои хора използват фотометри за това.

Трудно ли ви е да превеждате мерни единици от един език на друг? Колегите са готови да ви помогнат. Публикувайте въпрос в TCTermsи след няколко минути ще получите отговор.

Общият светлинен поток характеризира радиацията, която се разпространява от източника във всички посоки. За практически цели често е по-важно да се знае не общият светлинен поток, а потокът, който върви в определена посока или пада върху определена област. Например, за шофьора е важно да получи достатъчно голям светлинен поток в сравнително тесен плътен ъгъл, в рамките на който има малък участък от магистралата. За някой, който работи на бюро, важен е потокът, който осветява масата или дори част от масата, бележник или книга, тоест потокът, който пада върху определена област. В съответствие с това са установени две спомагателни понятия - интензитет на светлината и осветеност.

Светлинният интензитет е светлинният поток, изчислен за телесен ъгъл, равен на стерадиан, т.е. отношението на светлинния поток, обхванат от телесния ъгъл, към този ъгъл:

Осветеността е светлинният поток, изчислен на единица площ, т.е. съотношението на светлинния поток, падащ върху площта, към тази площ:

Ясно е, че формулите (70.1) и (70.2) определят средния интензитет на светлината и средната осветеност. Те ще бъдат толкова по-близки до истинските, колкото по-равномерен е потокът или по-малък и.

Очевидно е, че с помощта на източник, изпращащ определен светлинен поток, можем да постигнем много разнообразни светлинни интензитети и много разнообразна осветеност. Наистина, ако насочите целия поток или по-голямата част от него в малък плътен ъгъл, тогава в посоката, подчертана от този ъгъл, можете да получите много висок светлинен интензитет. Например, в прожекторите е възможно да се концентрира по-голямата част от потока, изпратен от електрическа дъга, в много малък плътен ъгъл и да се получи огромен светлинен интензитет в съответната посока. В по-малка степен същата цел се постига с помощта на автомобилни фарове. Ако концентрирате светлинния поток от произволен източник върху малка площ с помощта на рефлектори или лещи, можете да постигнете висока осветеност. Това се прави, например, когато се опитвате да осветите силно образец, гледан през микроскоп; Рефлекторът на лампата служи за подобна цел, като осигурява добра осветеност на работното място.

Съгласно формула (70.1) светлинният поток е равен на произведението на светлинния интензитет и пространствения ъгъл, в който се разпространява:

Ако телесният ъгъл е , т.е. лъчите са строго успоредни, тогава светлинният поток също е нула. Това означава, че строго успореден сноп светлинни лъчи не носи никаква енергия, т.е. няма физически смисъл - строго успореден сноп не може да бъде реализиран в нито един реален експеримент. Това е чисто геометрична концепция. Въпреки това паралелните лъчи се използват много широко в оптиката. Факт е, че малките отклонения от успоредността на светлинните лъчи, които са от фундаментално значение от енергийна гледна точка, практически не играят роля в проблемите, свързани с преминаването на светлинните лъчи през оптичните системи. Например, ъглите, под които лъчите от далечна звезда удрят окото или телескопа ни, са толкова малки, че дори не могат да бъдат измерени чрез съществуващите методи; практически тези лъчи не се различават от паралелните. Тези ъгли обаче все още не са равни на нула и благодарение на това ние виждаме звездата. Напоследък светлинни лъчи с много остра насоченост, т.е. с много малка дивергенция на светлинните лъчи, се произвеждат с помощта на лазери (виж § 205). В този случай обаче ъглите между лъчите имат крайна стойност.

Светлината, падаща върху повърхността на нашата планета Земя от Слънцето, е източникът на живот за всички нейни живи организми. Слънчевите лъчи, разпространяващи се със скорост 300 000 км/ч, оказват следните ефекти върху околната среда:

участие във фотосинтезата;
Видима светлина;
топло;
дезинфекция;
облъчване.

Въз основа на това естествената светлина е лъчиста енергия под формата на електромагнитни вълни, които имат различни свойства в зависимост от техния общ показател, който е дължината. Дължината на излъчване се измерва в нанометри (0,000000001 m) и варира за инфрачервени вълни от 700 до 10 000 nm, видими за човешкото око 400-750 nm, ултравиолетови - 10-370 nm. и рентгеново 0.00001-10 nm.

За човешкото око най-оптималната дължина на видимите електромагнитни вибрации се счита за от 500 до 600 nm; червените и виолетовите лъчи се възприемат по-лошо, а инфрачервените и ултравиолетовите лъчи се усещат само чрез нагряване и тен на кожата.

С развитието на науката и технологиите човечеството се научи да създава изкуствени източници на всички видове електромагнитни вълни, използвани в различни индустрии, селското стопанство и други сфери на дейност. Нека разгледаме основните концепции за осветление, които разкриват всички характеристики на източниците на светлина.

Какво е светлинен поток?

Светлинен потоке мощността на видимата радиация от източник на електромагнитни вълни, която се възприема от човешкото око. Означава се с буквата F и се измерва в лумени (lm).

Потокът от светлинни лъчи, отдалечавайки се от източника, се разпространява неравномерно в пространството, губейки своята плътност. Тази пространствена лъчиста плътност на светлинния поток се характеризира с такова понятие като интензитет на светлината аз(измерено в кандели - cd.), което се определя от отношението на светлинния поток Ф към телесния ъгъл ω.

аз=Ф/ω.

За да разберем как тези количества са взаимосвързани помежду си, нека погледнем фигурата.

Ако вземем точков източник на светлина 0, който ще свети в пространството, той ще се намира вътре в осветената топка. Сега си представете, че светлинният поток Ф ще се разпространи в избрана област на сферата с площ S, в резултат на което ще се образува конус, чиято страна ще бъде радиусът на топката. Този пространствен ъгъл, който е върха на конуса, е плътен и се определя като съотношението на площта S към квадрата на радиуса на сферата.

Единицата за телесен ъгъл е стерадианът (sr), който образува площ върху повърхността на светещата топка, равна по стойност на квадрата на нейния радиус.

Осветеност

Осветеностхарактеризира как плътността на светлинния поток на светлинен източник се променя количествено в пространството, чиито лъчи падат върху всякакви повърхности, разположени на различни разстояния от мястото на излъчване. Определя се от отношението на светлинния поток Ф към осветената повърхност S:

Да погледнем отново чертежа!

И така, нека вземем и точков светлинен източник А, светлинен интензитет I αчийто светлинен поток е насочен към площ от S на всяка повърхност. Разстоянието между източника на светлина A и площта е l. В резултат на това се образува конус с наклон, с ъгъл α между посоката на интензитета на светлината I αи страната на конуса и пространствения ъгъл ω. Тогава:

ω=S*cosα/l 2 и се изчислява Ф= I α*S*cosα/l 2 .

Определяме осветеността на елемента, като използваме следния израз:

E= I α*cosα/l 2 .

По този начин осветеността се определя от интензитета на светлината от разстоянието до осветената повърхност, т.е. Колкото по-далеч е един обект от източника на видима радиация, толкова по-малко светлина пада върху него!

Единицата за осветеност се нарича лукс и се обозначава като (lx).

Яркост

Когато светлинен поток удари повърхността на обект, той се абсорбира частично, а другата част се отразява, създавайки визуално възприятие на този обект от разстояние. Ако два осветени обекта с тъмен и светъл цвят се поставят на еднакво разстояние от човешкото око, тогава светлинният обект ще бъде по-добре видим, тоест ще отразява по-добре светлинния поток на светлинния източник. За сравнение, къде ще бъде по-светло, в стая със светлозелени или тъмнокафяви тапети в същата светлина? Разбира се, в стая със светлозелени стени.

По този начин под яркостОсветената повърхност се разбира като количеството интензитет на отразената светлина спрямо окото на наблюдателя, което ще зависи от цвета и отразяващите свойства на тази повърхност.

Яркостта се обозначава с буквата L и е равна на съотношението на интензитета на светлината към площта на проекцията на осветената повърхност:

Както може да се види от формулата, яркостта се измерва в кандели на квадратен метър (cd/m2).

Тази формула е валидна, ако окото на наблюдателя е под ъгъл от 90 градуса спрямо отразяващата повърхност, тъй като тогава ъгълът между падащия и отразяващия ъгъл ще бъде 0 градуса и cos0=1!

Ако осветената повърхност се гледа от човешкото око под определен ъгъл a, тогава той ще види областта на проекцията на тази повърхност върху равнина, разположена под ъгъл от 90 ° към наблюдателя, тогава яркостта ще да бъде равен на:

Терминът яркост се използва и за източници на светлина с излъчващи повърхности с различна форма. Така например, ако вземете лампа с нажежаема жичка със сферична крушка, тогава проекцията на радиация в пространството ще бъде под формата на кръг с площ πD2/4. За цилиндрични лампи (газоразрядни) проекцията е набор от правоъгълници, които се изчисляват като произведение на дължината и ширината и в този случай, умножаване на диаметъра на крушката по нейната дължина.