Какво е интензитет на светлината и защо е важен. A.4.1 Характеристики на радиационното поле

I(t) = \frac(1)(T)\int\limits_t^(t+T)\left|\vec S(t)\right|dt,

където е векторът на Пойнтинг $\vec S(t)=\frac(c)(4\pi)\left[\vec E(t)\times\vec B(t)\right],$ (в системата GHS), $д$ е напрегнатостта на електрическото поле, и $б$ - магнитна индукция.

За монохроматична линейно поляризирана вълна с амплитуда на напрегнатост на електрическото поле $E_0$ интензитет е равен на:

$I = \frac(\epsilon_0cE_0^2)(8\pi).$

За монохроматична кръгово поляризирана вълна тази стойност е два пъти по-голяма:

$I = \frac(\epsilon_0cE_0^2)(4\pi).$

Интензивност на звука

Звукът е вълна от механични вибрации на средата. Интензитетът на звука може да бъде изразен чрез амплитудни стойности на звуковото налягане стри осцилаторна скорост на средата v:

$I = \frac(pv)(2).$

Напишете отзив за статията "Интензивност (физика)"

Бележки

Откъс, характеризиращ интензитета (физика)

„Ако всички руснаци са поне малко като теб“, каза той на Пиер, „est un sacrilege que de faire la guerre a un peuple comme le votre [Богохулство е да се биеш с народ като теб.] Ти, който си пострадал толкова много от французите, че дори нямате злоба към тях.
И сега Пиер заслужаваше страстната любов на италианеца само защото той предизвика в него най-добрите страни на душата му и им се възхищаваше.
По време на последния период от престоя на Пиер в Орел, неговият стар познат масон, граф Виларски, дойде да го види, същият, който го въведе в ложата през 1807 г. Виларски беше женен за богата рускиня, която имаше големи имоти в Орловска губерния и заемаше временна длъжност в града в отдела за храни.
След като научи, че Безухов е в Орел, Виларски, въпреки че никога не го е познавал за кратко, дойде при него с онези изказвания на приятелство и интимност, които хората обикновено изразяват помежду си, когато се срещат в пустинята. Виларски скучаеше в Орел и се радваше да срещне човек от същия кръг като себе си и със същите, както вярваше, интереси.
Но за негова изненада Виларски скоро забеляза, че Пиер изостава много от реалния живот и е изпаднал, както той самият го определя, в апатия и егоизъм.
„Vous vous encroutez, mon cher“, каза му той. Въпреки това сега Виларски беше по-приятен с Пиер от преди и го посещаваше всеки ден. За Пиер, който гледаше Виларски и го слушаше сега, беше странно и невероятно да си помисли, че самият той съвсем наскоро беше същият.
Виларски беше женен, семеен човек, зает с делата на имението на жена си, службата си и семейството си. Той вярваше, че всички тези дейности са пречка в живота и че всички те са презрени, защото са насочени към личното благо на него и семейството му. Военни, административни, политически и масонски съображения непрекъснато поглъщат вниманието му. И Пиер, без да се опитва да промени мнението си, без да го съди, с вече постоянно тихата си радостна подигравка, се възхищаваше на това странно явление, толкова познато за него.
В отношенията си с Виларски, с принцесата, с доктора, с всички хора, с които сега се срещаше, Пиер имаше нова черта, която му спечели благоволението на всички хора: това признание за способността на всеки човек да мисли, да чувства и гледа на нещата по свой начин; признаване на невъзможността думите да разубедят човек. Тази законна характеристика на всеки човек, която преди тревожеше и дразнеше Пиер, сега формира основата на участието и интереса, който той проявяваше към хората. Разликата, понякога пълното противоречие на възгледите на хората с техния живот и един с друг, харесваше Пиер и предизвикваше в него насмешлива и нежна усмивка.

Тя може да варира значително и визуално не можем да определим степента на осветеност, тъй като човешкото око е надарено със способността да се адаптира към различно осветление. Междувременно интензитетът на осветлението е изключително важен в голямо разнообразие от области на дейност. Например можете да вземете процеса на заснемане на филми или видеоклипове, както и, да речем, отглеждане на стайни растения.

Човешкото око възприема светлина от 380 nm (виолетово) до 780 nm (червено). Най-добре възприемаме вълни с дължина, която не е най-подходяща за растенията. Осветление, което е ярко и приятно за очите ни, може да не е подходящо за растенията в оранжерия, които може да не получават достатъчно вълни, важни за фотосинтезата.

Интензитетът на светлината се измерва в луксове. В ярък слънчев следобед в нашата централна зона тя достига приблизително 100 000 лукса, а вечерта пада до 25 000 лукса. В гъста сянка стойността му е десети от тези стойности. На закрито интензивността на слънчевата светлина е много по-малка, тъй като светлината е отслабена от дървета и прозоречни стъкла. Най-яркото осветление (на южния прозорец през лятото точно зад стъклото) е в най-добрия случай 3-5 хиляди лукса, в средата на стаята (2-3 метра от прозореца) - само 500 лукса. Това е минималното осветление, необходимо за оцеляване на растението. За нормален растеж дори непретенциозните изискват най-малко 800 лукса.

Не можем да определим интензитета на светлината с око. За тази цел има устройство, чието име е луксомер. При закупуването му е необходимо да се изясни вълновият диапазон, който измерва, т.к Възможностите на устройството, макар и по-широки от възможностите на човешкото око, все още са ограничени.

Интензитетът на светлината може да се измери и с помощта на камера или светломер. Вярно е, че ще трябва да преизчислите получените единици в апартаменти. За да извършите измерването, трябва да поставите бял лист хартия на мястото на измерване и да насочите камерата към него, чиято фоточувствителност е настроена на 100, а апертурата на 4. След като определите скоростта на затвора, трябва да умножите нейната знаменател с 10, получената стойност ще съответства приблизително на осветеността в луксове. Например при скорост на затвора 1/60 сек. осветление около 600 лукса.

Ако се интересувате от отглеждане и грижа за цветя, тогава, разбира се, знаете, че светлинната енергия е жизненоважна за растенията, за да извършват нормална фотосинтеза. Светлината влияе на скоростта на растеж, посоката, развитието на цветето, размера и формата на листата му. С намаляване на интензивността на светлината всички процеси в растенията се забавят пропорционално. Количеството му зависи от това колко далеч е източникът на светлина, от страната на хоризонта, към която е обърнат прозорецът, от степента на засенчване от улични дървета, от наличието на завеси или щори. Колкото по-светла е стаята, толкова по-активно растат растенията и се нуждаят от повече вода, топлина и тор. Ако растенията растат на сянка, те изискват по-малко грижи.

Когато снимате филм или телевизионно шоу, осветлението е много важно. Възможно е висококачествено заснемане с осветеност от около 1000 лукса, постигната в телевизионно студио с помощта на специални лампи. Но приемливо качество на изображението може да се получи с по-малко осветление.

Интензитетът на светлината в студиото се измерва преди и по време на заснемане с помощта на експонометри или висококачествени цветни монитори, които са свързани към видеокамера. Преди да започнете да снимате, най-добре е да обиколите цялата снимачна площадка със светломер, за да идентифицирате затъмнени или прекалено осветени зони, за да избегнете негативни явления при гледане на заснетия материал. Освен това, чрез правилно регулиране на осветлението, можете да постигнете допълнителна изразителност на сниманата сцена и необходимите режисьорски ефекти.

Нека установим връзката между изместването x на частиците на средата, участващи във вълновия процес, и разстоянието y на тези частици от източника на трептения O за всеки момент от време, но за по-голяма яснота нека разгледаме напречна вълна всички последващи съображения

ще бъде вярно и за надлъжна вълна. Нека трептенията на източника са хармонични (виж § 27):

където A е амплитудата, кръговата честота на трептенията. Тогава всички частици на средата също ще влязат в хармонична вибрация с еднаква честота и амплитуда, но с различни фази. В средата се появява синусоидална вълна, показана на фиг. 58.

Вълновата графика (фиг. 58) е външно подобна на графиката на хармоничните трептения (фиг. 46), но по същество те са различни. Графиката на трептенията представлява изместването на дадена частица като функция на времето. Вълновата графика представлява зависимостта на изместването на всички частици на средата от разстоянието до източника на трептенията в даден момент от времето. Това е като моментна снимка на вълна.

Нека разгледаме определена частица C, разположена на разстояние y от източника на трептения (частица O). Очевидно е, че ако частицата O вече трепти, тогава частицата C все още осцилира само където е времето на разпространение на трептенията от до C, т.е. времето, през което вълната е изминала пътя y. Тогава уравнението на вибрацията на частица C трябва да бъде написано, както следва:

Но къде е скоростта на разпространение на вълната? Тогава

Съотношението (23), което ни позволява да определим изместването на всяка точка от вълната по всяко време, се нарича вълново уравнение. Чрез въвеждането на дължината на вълната X като разстоянието между двете най-близки точки на вълната, които са в една и съща фаза, например между два съседни гребена на вълната, можем да дадем различна форма на вълновото уравнение. Очевидно дължината на вълната е равна на разстоянието, на което трептенето се разпространява за период със скорост

където е честотата на вълната. След това, замествайки в уравнението и като вземем предвид, че получаваме други форми на вълновото уравнение:

Тъй като преминаването на вълните е придружено от вибрации на частици от средата, енергията на вибрациите се движи в пространството заедно с вълната. Енергията, пренесена от вълна за единица време през единица площ, перпендикулярна на лъча, се нарича интензитет на вълната (или плътност на енергийния поток). Получаваме израз за интензитета на вълната

Светлината играе огромна роля не само в интериора, но и в живота ни като цяло. В крайна сметка ефективността на работата, както и нашето психологическо състояние, зависи от правилното осветление на стаята. Светлината дава възможност на човек не само да вижда, но и да оценява цветовете и формите на околните предмети.

Разбира се, естествената светлина е най-удобна за човешките очи. При това осветление всичко се вижда много добре и без изкривяване на цвета. Но естествената светлина не винаги присъства на тъмно, трябва да се задоволите с изкуствени източници на светлина.

За да предотвратите напрежението на очите и влошаването на зрението, е необходимо да създадете оптимални условия на светлина и сянка, създавайки най-удобното осветление.

Най-приятното осветление за очите е естественото

Осветлението, подобно на много други фактори, се оценява според количествени и качествени параметри. Количествените характеристики се определят от интензитета на светлината, а качествените се определят от нейния спектрален състав и разпределение в пространството.

Как и в какви срокове се измерва интензитета на светлината?

Светлината има много характеристики и всяка има своя собствена мерна единица:

Светлинният интензитет характеризира количеството светлинна енергия, което се пренася за определено време във всяка посока. Измерва се в кандели (cd), като 1 cd е приблизително равен на интензитета на светлината, излъчвана от една горяща свещ;
Яркостта също се измерва в кандели, освен това има такива мерни единици като стилб, апостилб и ламберт;
Осветеността е съотношението на светлинния поток, който пада върху определена площ към нейната повърхност. Измерва се в луксове.

Именно осветеността е важен показател за правилното функциониране на зрението. За да се определи тази стойност, се използва специално измервателно устройство. Нарича се луксометър.

Луксометърът е устройство за измерване на осветеност.

Този уред се състои от светлоприемник и измервателна част, може да бъде стрелков тип или електронен. Светлинният приемник е фотоклетка, която преобразува светлинната вълна в електрически сигнал и я изпраща към измервателната част. Това устройство е фотометър и има определена спектрална чувствителност. Може да се използва за измерване не само на видимата светлина, но и на инфрачервеното лъчение и др.

Това устройство се използва както в промишлени помещения и в учебни заведения, така и у дома. Всеки вид дейност и професия има свои стандарти за това какъв трябва да бъде интензитета на светлината.

Комфортен интензитет на осветление

Визуалният комфорт зависи от много фактори. Разбира се, най-приятното нещо за човешкото око е слънчевата светлина. Но съвременният ритъм на живот диктува свои собствени правила и много често трябва да работите или просто да сте на изкуствена светлина.

Производителите на осветителни тела и лампи се опитват да създадат източници на светлина, които да отговарят на характеристиките на зрителното възприятие на хората и да създадат най-комфортния интензитет на светлината.

Светлината от лампа с нажежаема жичка най-точно предава естествените нюанси

Конвенционалните лампи с нажежаема жичка използват горещ извор като източник на светлина и следователно тази светлина е най-близка до естествената светлина.

Лампите се разделят на следните категории въз основа на вида светлина, която произвеждат:

топла светлина с червеникави нюанси, тя е много подходяща за домашна среда;
неутрална светлина, бяла, използвана за осветяване на работни места;
студена светлина, синкава, предназначена за места, където се извършва високопрецизна работа или за места с горещ климат.

Важно е не само какъв тип са лампите, но и дизайнът на самата лампа или полилей: колко крушки са завинтени там, където е насочена светлината, дали абажурите са затворени или отворени - всички тези характеристики трябва да се вземат предвид при избора на осветително устройство.

Стандартите за осветеност са записани в няколко документа, като най-важните са: SNiP (строителни норми и правила) и SanPiN (санитарни правила и разпоредби). Има и MGSN (строителни норми на град Москва), както и собствен набор от правила за всеки регион.

На базата на всички тези документи се взема решение какъв да бъде интензитета на осветлението.

Разбира се, когато мислите какъв полилей да окачите в хола, спалнята или кухнята, никой не измерва интензитета на осветлението с помощта на луксомер. Въпреки това, да знаете в общи линии коя светлина ще бъде по-удобна за очите е много полезно.

Таблица 1 показва стандартите за осветление на жилищни помещения:

маса 1

Таблица 2 показва стандартите за осветление за офиси

У дома, без специално оборудване, е трудно да се измери вътрешното осветление и затова, за да разберете коя лампа да изберете, трябва да обърнете внимание на цвета (студен, неутрален или топъл) и броя на ватовете. В стаите за отдих е по-добре да използвате не много ярки, а в работните помещения - с по-интензивна светлина.

Тъй като естествената светлина е най-приятна за очите, предпочитание в домашната среда трябва да се даде на лампи, които осигуряват топла светлина. Когато се приберем у дома, очите ни определено имат нужда от почивка след напрегнатия работен ден. Правилно избраните лампи за полилеи и лампи по отношение на яркостта ще ви помогнат да създадете осветление с подходящ интензитет.

Вълновият процес е свързан с разпространението на енергия (E)в космоса. Количествената енергийна характеристика на този процес е поток от енергия(Е) -съотношението на енергията, пренесена от вълна през някаква повърхност към времето (t),за които се прави този трансфер. Ако трансферът на енергия се извършва равномерно, тогава: Ф = E/t, а в общия случай потокът представлява производната на енергията по отношение на времето - Ф = d E / d t. Единицата за енергиен поток е същата като единицата за мощност J/s = W.

Интензитет на вълната (или плътност на енергийния поток) (I) -съотношение на потокаенергия към площта (S) на повърхността, разположена перпендикулярно на посоката на разпространение на вълната. За да разпределите енергията равномерно върху повърхността, през която преминава вълната: аз =F/S, а в общия случай - I = dФ / dS. Интензитетът се измерва във W/m2.

Имайте предвид, че интензитетът е физическият параметър, който на първично ниво определя степента на физиологичното усещане, възникващо под въздействието на вълнов процес (например звук или светлина).

Нека си го представим като паралелепипед с дължина лзоната на средата, в която се разпространява вълната. Площта на лицето на паралелепипеда, която е перпендикулярна на посоката на скоростта на вълната v , означаваме с С(виж Фиг.9) . Нека се запознаем обемна енергийна плътност на вибрационно движение w , представляващ количеството енергия на единица обем: w = E /V . По време на Tпрез платформата Сенергията ще премине равна на произведението на обема V = l S =v t Sвърху обемната енергийна плътност:

E =w v t S .(25)

Разделяйки лявата и дясната страна на формула (25) по време и площ, получаваме израз, свързващ интензитета на вълната и скоростта на нейното разпространение. Вектор, чийто модул е равен на интензитета на вълната и чиято посока съвпада с посоката на нейното разпространение, се нарича Умов вектор:

. (26)

Формула (26) може да бъде представена в малко по-различна форма. Като се има предвид, че енергията на хармоничните вибрации (виж формула (7))
и изразяване на масата мчрез плътността на материята  и обем V , за обемната енергийна плътност получаваме: w =
. Тогава формула (26) приема формата:

. (27)

Така че интензитетът на еластична вълна, определен от вектора на Umov, е право пропорционален на скоростта на нейното разпространение, квадрата на амплитудата на трептенията на частиците и квадрата на честотата на трептенията.

8. Ефект на Доплер

Ефектът на Доплер се състои в промяна на честотата на вълните, възприемани от някой приемник (наблюдател) в зависимост от относителната скорост на източника на вълна и наблюдателя.

Когато източникът и приемникът са неподвижни (фиг. 10.а), тогава естествено честотата на вълните, записани от някой приемник, съвпада с честотата на вълните, излъчвани от източника:  ист =  и т.н . Ако източникът се приближава към неподвижен приемник с определена скорост v ист, тогава движението му причинява "компресия" на вълната - разстоянието между вълновите гребени намалява - периодът и дължината на вълната намаляват  и т.н, регистрирани от получателя. Има увеличение на честотата на възприемания вълнов процес:  и т.н > ист(виж Фиг. 10.b).

В този случай може да се установи количествена връзка между честотата на излъчваните вълни, скоростта на източника и честотата, записана от стационарно приемно устройство, въз основа на следните съображения.

Дължина на вълната, възприета от приемника:

 и т.н = (v V - v ист ) T ист , (28)

Където v V - скоростта на разпространение на вълната спрямо неподвижен източник, T ист- периодът на тези вълни. По този начин, за източник, който се доближава до приемника, дължината на вълната се скъсява. Възприеманата честота се увеличава:

 и т.н =
или  и т.н =
 ист . (29)

При преместване на източника от приемника (фиг. 10.c):

 и т.н =
 ист . (30)

За общия случай, когато източникът и приемникът се движат:

 и т.н =
 ист (31)

Знакът плюс в числителя на формула (30) и знакът минус в знаменателя й съответстват на сближаването на източника и приемника, а противоположните знаци - на тяхното взаимно разстояние.