1. Světelný tok

Světelný tok je síla zářivé energie, která se hodnotí podle světelného vjemu, který produkuje. Energie záření je určena počtem kvant, která jsou emitována emitorem do prostoru. Energie záření (energie záření) se měří v joulech. Množství energie emitované za jednotku času se nazývá radiační tok nebo zářivý tok. Tok záření se měří ve wattech. Světelný tok je označen Fe.

kde: Qе - energie záření.

Tok záření je charakterizován rozložením energie v čase a prostoru.

Ve většině případů, když mluvíme o rozložení toku záření v čase, neberou v úvahu kvantovou povahu výskytu záření, ale chápou to jako funkci, která dává změnu v čase okamžitých hodnot záření. tok Ф(t). To je přijatelné, protože počet fotonů emitovaných zdrojem za jednotku času je velmi velký.

Podle spektrálního rozložení toku záření se zdroje dělí do tří tříd: s čárovým, pruhovým a spojitým spektrem. Tok záření zdroje s čárovým spektrem se skládá z monochromatických toků jednotlivých čar:

kde: Фλ - monochromatický tok záření; Fe - tok záření.

U zdrojů s pruhovaným spektrem se záření vyskytuje v poměrně širokých oblastech spektra - pásy oddělené od sebe tmavými intervaly. Pro charakterizaci spektrálního rozložení toku záření se spojitými a pruhovanými spektry se používá veličina tzv spektrální hustota toku

kde: λ - vlnová délka.

Hustota toku spektrálního záření je charakteristikou rozložení zářivého toku ve spektru a je rovna poměru elementárního toku ΔФeλ odpovídajícího nekonečně malé ploše k šířce této oblasti:

Spektrální hustota toku záření se měří ve wattech na nanometr.

V osvětlovací technice, kde je hlavním přijímačem záření lidské oko, se pro posouzení efektivního působení toku záření zavádí pojem světelný tok. Světelný tok je tok záření hodnocený podle jeho účinku na oko, jehož relativní spektrální citlivost je určena průměrnou křivkou spektrální účinnosti schválenou CIE.

V osvětlovací technice se používá následující definice světelného toku: světelný tok je výkon světelné energie. Jednotkou světelného toku je lumen (lm). 1 lm odpovídá světelnému toku vyzařovanému v jednotkovém prostorovém úhlu bodovým izotropním zdrojem o svítivosti 1 kandela.

Tabulka 1. Typické hodnoty svítivosti světelných zdrojů:

Typy lamp	Elektrická energie, W	Světelný tok, lm	Světelná účinnost lm/w
	100 W	1360 lm	13,6 lm/W
Fluorescenční lampa	58 W	5400 lm	93 lm/W
Vysokotlaká sodíková výbojka	100 W	10 000 lm	100 lm/W
Nízkotlaká sodíková výbojka	180 W	33000 lm	183 lm/W
Vysokotlaká rtuťová výbojka	1000 W	58000 lm	58 lm/W
Kovová halogenidová lampa	2000 W	190 000 lm	95 lm/W

Světelný tok Ф dopadající na těleso je rozdělen do tří složek: odražený tělesem Фρ, absorbovaný Фα a procházející Фτ. Při použití následujících koeficientů: odraz ρ = Фρ /Ф; absorpce a = Фα / Ф; přenos τ = Фτ / Ф.

Tabulka 2. Světelné charakteristiky některých materiálů a povrchů

Materiály nebo povrchy	Kurzy			Charakter odrazu a prostupu
Materiály nebo povrchy	odrazy ρ	absorpce α	propustnost τ	Charakter odrazu a prostupu
Křída	0,85	0,15	-	Šířit
Silikátový smalt	0,8	0,2	-	Šířit
Hliníkové zrcadlo	0,85	0,15	-	Režie
Skleněné zrcadlo	0,8	0,2	-	Režie
Namrzlé sklo	0,1	0,5	0,4	Směrově rozptýlené
Bio mléčné sklo	0,22	0,15	0,63	Směrově rozptýlené
Opálové silikátové sklo	0,3	0,1	0,6	Šířit
Silikátové mléčné sklo	0,45	0,15	0,4	Šířit

2. Síla světla

Rozložení záření z reálného zdroje v okolním prostoru není rovnoměrné. Světelný tok tedy nebude vyčerpávající charakteristikou zdroje, pokud nebude současně určeno rozložení záření v různých směrech okolního prostoru.

Pro charakterizaci rozložení světelného toku se používá koncept prostorové hustoty světelného toku v různých směrech okolního prostoru. Prostorová hustota světelného toku, určená poměrem světelného toku k prostorovému úhlu s vrcholem v bodě, kde se nachází zdroj, ve kterém je tento tok rovnoměrně rozložen, se nazývá intenzita světla:

kde: F - světelný tok; ω - prostorový úhel.

Jednotkou svítivosti je kandela. 1 cd.

Jedná se o intenzitu světla vyzařovanou v kolmém směru povrchovým prvkem černého tělesa o ploše 1:600000 m2 při teplotě tuhnutí platiny.
Jednotkou svítivosti je kandela, cd je jednou ze základních veličin v soustavě SI a odpovídá světelnému toku 1 lm, rovnoměrně rozloženému v prostorovém úhlu 1 steradián (avg). Prostorový úhel je část prostoru uzavřená uvnitř kuželové plochy. Pevný úhelω se měří poměrem plochy, kterou vyřízne z koule o libovolném poloměru, ke druhé mocnině této koule.

3. Osvětlení

Osvětlenost je množství světla nebo světelného toku dopadajícího na jednotku povrchu. Označuje se písmenem E a měří se v luxech (lx).

Jednotka osvětlení lux, lux má rozměr lumen na metr čtvereční (lm/m2).

Osvětlení lze definovat jako hustotu světelného toku na osvětleném povrchu:

Osvětlení nezávisí na směru šíření světelného toku na povrch.

Zde jsou některé obecně uznávané indikátory osvětlení:

Léto, den pod bezmračným nebem - 100 000 luxů

Pouliční osvětlení - 5-30 luxů

Úplněk za jasné noci - 0,25 luxu

4. Vztah mezi svítivostí (I) a osvětleností (E).

Zákon inverzní čtverce

Osvětlení v určitém bodě plochy kolmé ke směru šíření světla je definováno jako poměr svítivosti ke druhé mocnině vzdálenosti od tohoto bodu ke světelnému zdroji. Pokud vezmeme tuto vzdálenost jako d, pak tento vztah může být vyjádřen následujícím vzorcem:

Například: pokud světelný zdroj vyzařuje světlo o intenzitě 1200 cd ve směru kolmém k povrchu ve vzdálenosti 3 metrů od tohoto povrchu, pak osvětlenost (Ep) v místě, kde světlo dosáhne povrchu, bude 1200 /32 = 133 luxů. Pokud je povrch ve vzdálenosti 6 m od zdroje světla, bude osvětlení 1200/62 = 33 luxů. Tento vztah se nazývá "zákon inverzní čtverce".

Osvětlení v určitém bodě na ploše, která není kolmá ke směru šíření světla, se rovná svítivosti ve směru bodu měření, dělené druhou mocninou vzdálenosti mezi zdrojem světla a bodem v rovině vynásobené kosinus úhlu γ (γ je úhel, který svírá směr dopadu světla a kolmice k této rovině).

Proto:

Toto je zákon kosinusu (obrázek 1).

Rýže. 1. K zákonu kosinusu

Pro výpočet horizontálního osvětlení je vhodné změnit poslední vzorec nahrazením vzdálenosti d mezi zdrojem světla a bodem měření výškou h od zdroje světla k povrchu.

Na obrázku 2:

Pak:

Dostaneme:

Pomocí tohoto vzorce se vypočítá horizontální osvětlení v místě měření.

Rýže. 2. Horizontální osvětlení

6. Vertikální osvětlení

Osvětlení stejného bodu P ve svislé rovině orientované ke zdroji světla lze znázornit jako funkci výšky (h) zdroje světla a úhlu dopadu (γ) svítivosti (I) (obrázek 3).

zářivost:

Pro povrchy konečných rozměrů:

Svítivost je hustota světelného toku vyzařovaného svítícím povrchem. Jednotkou svítivosti je lumen na metr čtvereční svítící plochy, což odpovídá ploše 1 m2, která rovnoměrně vyzařuje světelný tok 1 lm. V případě obecného záření se zavádí pojem energetické svítivosti vyzařujícího tělesa (Me).

Jednotkou energetické svítivosti je W/m2.

Svítivost lze v tomto případě vyjádřit hustotou svítivosti spektrální energie emitujícího tělesa Meλ(λ)

Pro srovnávací posouzení snížíme svítivost energie na svítivost některých povrchů:

Sluneční plocha - Me=6 107 W/m2;

Žárovka žárovky - Me=2 105 W/m2;

Povrch slunce v zenitu je M=3,1 109 lm/m2;

Žárovka zářivky - M=22 103 lm/m2.

Jedná se o intenzitu světla vyzařovaného na jednotku plochy v určitém směru. Jednotkou jasu je kandela na metr čtvereční (cd/m2).

Samotný povrch může vyzařovat světlo, jako je povrch lampy, nebo odrážet světlo, které pochází z jiného zdroje, jako je povrch silnice.

Povrchy s různými odrazovými vlastnostmi při stejném osvětlení budou mít různé stupně jasu.

Jas vyzařovaný plochou dA pod úhlem Ф k průmětu této plochy je roven poměru intenzity světla vyzařovaného v daném směru k průmětu vyzařující plochy (obr. 4).

Rýže. 4. Jas

Jak svítivost, tak projekce vyzařovací plochy nezávisí na vzdálenosti. Jas je tedy také nezávislý na vzdálenosti.

Několik praktických příkladů:

Jas povrchu Slunce - 2000000000 cd/m2

Svítivost zářivek - od 5000 do 15000 cd/m2

Jas povrchu Měsíce v úplňku - 2500 cd/m2

Umělé silniční osvětlení - 30 luxů 2 cd/m2

Převodník délky a vzdálenosti Převodník hmotnosti Převodník objemových měr sypkých produktů a potravinářských výrobků Převodník ploch Převodník objemu a měrných jednotek v kuchařských receptech Převodník teploty Převodník tlaku, mechanického namáhání, Youngova modulu Převodník energie a práce Převodník výkonu Převodník síly Převodník času Lineární převodník otáček Plochý úhel Převodník tepelná účinnost a spotřeba paliva Převodník čísel v různých číselných soustavách Převodník jednotek měření množství informací Kurzy měn Dámské velikosti oblečení a obuvi Velikosti pánského oblečení a obuvi Měnič úhlové rychlosti a frekvence otáčení Měnič zrychlení Měnič úhlového zrychlení Měnič hustoty Měnič měrného objemu Moment měniče setrvačnosti Moment měniče síly Měnič točivého momentu Měrné teplo spalovacího měniče (hmotnostně) Hustota energie a měrné teplo spalovacího měniče (objemově) Převodník teplotního rozdílu Koeficient měniče tepelné roztažnosti Měnič tepelného odporu Konvertor tepelné vodivosti Konvertor měrné tepelné kapacity Konvertor energie a tepelného záření Konvertor hustoty tepelného toku Konvertor součinitele přenosu tepla Konvertor objemového průtoku Konvertor hmotnostního průtoku Konvertor molárního průtoku Konvertor hmotnostní hustoty Konvertor molární koncentrace Konvertor hmotnostní koncentrace v konvertoru roztoku Dynamický (absolutní) převodník viskozity Kinematický převodník viskozity Převodník povrchového napětí Převodník paropropustnosti Převodník paropropustnosti a rychlosti přenosu páry Převodník úrovně zvuku Převodník citlivosti mikrofonu Převodník hladiny akustického tlaku (SPL) Převodník hladiny akustického tlaku s volitelným referenčním tlakem Převodník jasu Převodník světelné intenzity Převodník jasu Počítačová grafika Převodník osvětlení Převodník frekvence a vlnové délky Dioptrický výkon a ohnisková vzdálenost Dioptrický výkon a zvětšení čočky (×) Převodník elektrického náboje Převodník lineární hustoty náboje Převodník hustoty povrchového náboje Převodník hustoty objemového náboje Převodník hustoty lineárního proudu Převodník hustoty povrchového proudu Převodník intenzity elektrického pole Elektrostatický potenciál a měnič napětí Elektrický odporový měnič Elektrický odporový měnič Měnič elektrické vodivosti Měnič elektrické vodivosti Elektrická kapacita Měnič indukčnosti Americký měnič měřidel drátu Úrovně v dBm (dBm nebo dBm), dBV (dBV), wattech atd. jednotky Magnetomotorický měnič síly Převodník síly magnetického pole Převodník magnetického toku Převodník magnetické indukce Záření. Konvertor dávkového příkonu absorbovaného ionizujícího záření Radioaktivita. Konvertor radioaktivního rozpadu Radiace. Převodník expozičních dávek Radiace. Převodník absorbované dávky Převodník desetinných předpon Přenos dat Převodník jednotek typografie a zpracování obrazu Převodník jednotek objemu dřeva Výpočet molární hmotnosti D. I. Mendělejevova periodická tabulka chemických prvků

Počáteční hodnota

Převedená hodnota

lux meter-candela centimetr-candela foot-candela phot knox candela-steradian na čtvereční. metr lumenů na čtvereční. metr lumenů na čtvereční. centimetr lumen na čtvereční stopa watt na čtvereční. cm (při 555 nm)

Více o osvětlení

Obecná informace

Osvětlení je světelná veličina, která určuje množství světla dopadajícího na určitou plochu těla. Záleží na vlnové délce světla, protože lidské oko vnímá jas světelných vln různých délek, tedy různých barev, různými způsoby. Osvětlení se počítá samostatně pro různé vlnové délky, protože lidé vnímají světlo s vlnovou délkou 550 nanometrů (zelená) a barvy, které jsou ve spektru poblíž (žlutá a oranžová), jako nejjasnější. Světlo produkované delšími nebo kratšími vlnovými délkami (fialová, modrá, červená) je vnímáno jako tmavší. Osvětlení je často spojováno s pojmem jas.

Osvětlení je nepřímo úměrné ploše, na kterou světlo dopadá. To znamená, že při osvětlování plochy stejnou lampou bude osvětlení větší plochy menší než osvětlení menší plochy.

Rozdíl mezi jasem a osvětlením

Jas Osvětlení

V ruštině má slovo „jas“ dva významy. Jas může znamenat fyzikální veličinu, tedy charakteristiku svítících těles, rovnou poměru intenzity světla v určitém směru k ploše průmětu svítící plochy na rovinu kolmou k tomuto směru. Může také definovat subjektivnější koncept celkového jasu, který závisí na mnoha faktorech, jako jsou oči osoby, která se dívá na světlo, nebo množství světla v prostředí. Čím méně světla je, tím jasnější se zdroj světla jeví. Aby nedošlo k záměně těchto dvou pojmů s osvětlením, je třeba si uvědomit, že:

jas charakterizuje světlo, odráží z povrchu světelného tělesa nebo vyslaného tímto povrchem;

osvětlení charakterizuje padající světlo na osvětlenou plochu.

V astronomii jasnost charakterizuje jak vyzařovací (hvězdy), tak odrazovou (planety) schopnost povrchu nebeských těles a měří se na fotometrické stupnici jasností hvězd. Navíc čím jasnější je hvězda, tím nižší je hodnota její fotometrické jasnosti. Nejjasnější hvězdy mají zápornou hodnotu hvězdné jasnosti.

Jednotky

Osvětlenost se nejčastěji měří v jednotkách SI apartmá. Jeden lux se rovná jednomu lumenu na metr čtvereční. Ti, kteří preferují imperiální jednotky před metrickými jednotkami, používají k měření osvětlení nožní svíčka. Často se používá ve fotografii a kině, stejně jako v některých dalších oblastech. Noha v názvu se používá, protože jedna stopa-kandela se vztahuje k osvětlení jedné kandely na ploše jedné čtvereční stopy, měřeno ve vzdálenosti jedné stopy (něco přes 30 cm).

Fotometr

Fotometr je zařízení, které měří osvětlení. Obvykle se světlo posílá do fotodetektoru, převádí se na elektrický signál a měří se. Někdy existují fotometry, které fungují na jiném principu. Většina fotometrů zobrazuje informace o osvětlení v luxech, i když se někdy používají jiné jednotky. Fotometry, nazývané expozimetry, pomáhají fotografům a kameramanům určit rychlost závěrky a clonu. Kromě toho se fotometry používají k určení bezpečného osvětlení na pracovišti, v rostlinné výrobě, v muzeích a v mnoha dalších odvětvích, kde je nutné znát a udržovat určitou úroveň osvětlení.

Osvětlení a bezpečnost na pracovišti

Práce v temné místnosti ohrožuje zhoršení zraku, deprese a další fyziologické a psychické problémy. Proto mnoho předpisů o bezpečnosti práce obsahuje požadavky na minimální bezpečné osvětlení pracoviště. Měření se obvykle provádějí fotometrem, který dává konečný výsledek v závislosti na oblasti šíření světla. To je nezbytné pro zajištění dostatečného osvětlení v celé místnosti.

Osvětlení ve fotografii a natáčení

Většina moderních fotoaparátů má vestavěné expozimetry, usnadňující práci fotografa nebo operátora. Expozimetr je nutný k tomu, aby fotograf nebo operátor mohl určit, kolik světla je třeba vpustit do matrice filmu nebo fotografie, v závislosti na osvětlení fotografovaného objektu. Osvětlení v luxech je expozimetrem převáděno na možné kombinace rychlosti závěrky a clony, které se pak volí ručně nebo automaticky v závislosti na konfiguraci fotoaparátu. Nabízené kombinace obvykle závisí na nastavení fotoaparátu a také na tom, co chce fotograf nebo kameraman zobrazit. Studia a filmové kulisy často používají externí expozimetr nebo expozimetr ve fotoaparátu, aby zjistily, zda použité zdroje světla poskytují dostatečné osvětlení.

Chcete-li pořídit dobré fotografie nebo video za špatných světelných podmínek, musí k filmu nebo snímači dopadnout dostatek světla. Toho s fotoaparátem není těžké dosáhnout – stačí nastavit správnou expozici. U videokamer je situace složitější. Pro natáčení kvalitního videa je většinou potřeba nainstalovat dodatečné osvětlení, jinak bude video příliš tmavé nebo s velkým digitálním šumem. To není vždy možné. Některé videokamery jsou speciálně navrženy pro natáčení za špatných světelných podmínek.

Fotoaparáty určené pro fotografování za špatných světelných podmínek

Existují dva typy kamer pro slabé osvětlení: některé používají optiku vyšší třídy a jiné používají pokročilejší elektroniku. Optika propustí do objektivu více světla a elektronika lépe zvládne i to málo světla, které se dostane do fotoaparátu. Níže popsané problémy a vedlejší účinky způsobuje obvykle elektronika. Vysokoaperturní optika umožňuje natáčet kvalitnější video, ale její nevýhodou je dodatečná hmotnost kvůli velkému množství skla a výrazně vyšší cena.

Kvalitu snímání navíc ovlivňuje jednomaticová nebo třímaticová fotomatice instalovaná ve videokamerách a fotoaparátech. V třímaticovém poli je veškeré přicházející světlo rozděleno hranolem do tří barev – červené, zelené a modré. Kvalita obrazu ve tmavých podmínkách je lepší u třípolových kamer než u kamer s jedním polem, protože při průchodu hranolem se rozptyluje méně světla, než když je zpracováno filtrem u kamery s jedním polem.

Existují dva hlavní typy fotomatic – zařízení s nábojovou vazbou (CCD) a ty, které jsou založeny na technologii CMOS (complementary metal oxide semiconductor). První obvykle obsahuje snímač, který přijímá světlo, a procesor, který zpracovává obraz. U snímačů CMOS jsou snímač a procesor obvykle kombinovány. Za špatných světelných podmínek produkují CCD kamery obecně lepší snímky, zatímco CMOS kamery mají tu výhodu, že jsou levnější a spotřebovávají méně energie.

Velikost fotomatice také ovlivňuje kvalitu obrazu. Pokud natáčení probíhá s malým množstvím světla, pak čím větší matrice, tím lepší kvalita obrazu a čím menší matrice, tím více problémů s obrazem - objevuje se na něm digitální šum. Velké matrice se instalují do dražších kamer a vyžadují výkonnější (a v důsledku toho i těžší) optiku. Kamery s takovými matricemi umožňují natáčet profesionální video. V poslední době se například objevila řada filmů, které byly celé natočeny na fotoaparáty jako Canon 5D Mark II nebo Mark III, které mají velikost matrice 24 x 36 mm.

Výrobci obvykle uvádějí minimální podmínky, ve kterých může kamera fungovat, například při osvětlení 2 luxy nebo více. Tyto informace nejsou standardizované, to znamená, že výrobce sám rozhoduje, které video je považováno za vysoce kvalitní. Někdy dvě kamery se stejnou minimální úrovní osvětlení produkují různou kvalitu snímání. Electronic Industries Association (EIA) ve Spojených státech amerických navrhla standardizovaný systém pro určování citlivosti kamer, ale zatím jej používají jen někteří výrobci a není všeobecně přijímán. Proto, abyste mohli porovnat dva fotoaparáty se stejnými světelnými charakteristikami, musíte je často vyzkoušet v akci.

V současné době může každý fotoaparát, i ten určený do špatných světelných podmínek, produkovat nekvalitní snímky s vysokou zrnitostí a dosvitem. Chcete-li vyřešit některé z těchto problémů, můžete provést následující kroky:

Fotografujte na stativu;
Práce v manuálním režimu;
Nepoužívejte režim zoomu, ale místo toho přesuňte fotoaparát co nejblíže k objektu;
Nepoužívejte automatické ostření a automatickou volbu ISO – s vyšší hodnotou ISO se zvyšuje šum;
Fotografujte rychlostí závěrky 1/30;
Použijte rozptýlené světlo;
Pokud není možné instalovat dodatečné osvětlení, pak použijte veškeré možné světlo kolem, jako jsou pouliční lampy a měsíční světlo.

Ačkoli neexistuje žádná standardizace citlivosti fotoaparátů na světlo, pro noční fotografování je stále nejlepší zvolit fotoaparát, který říká, že pracuje při 2 luxech nebo nižších. Další věc, kterou je třeba si zapamatovat, je, že i když je fotoaparát opravdu dobrý při fotografování v tmavých podmínkách, jeho citlivost na světlo, uvedená v luxech, je citlivost na světlo směrované na objekt, ale fotoaparát ve skutečnosti přijímá světlo odražené od objektu. Při odrazu se část světla rozptýlí a čím dále je fotoaparát od objektu, tím méně světla proniká do objektivu, což zhoršuje kvalitu snímání.

Číslo expozice

Číslo expozice(angl. Exposure Value, EV) - celé číslo charakterizující možné kombinace úryvky A clona na fotografii, film nebo videokameru. Všechny kombinace rychlosti závěrky a clony, které exponují stejné množství světla na film nebo snímač, mají stejné expoziční číslo.

Několik kombinací rychlosti závěrky a clony ve fotoaparátu při stejném čísle expozice umožňuje získat snímek přibližně stejné hustoty. Obrázky se však budou lišit. To je způsobeno tím, že při různých hodnotách clony bude hloubka zobrazovaného prostoru různá; při různých rychlostech závěrky zůstane obraz na filmu nebo matrici různou dobu, v důsledku čehož bude v různé míře rozmazaný nebo nebude rozmazaný vůbec. Například kombinace f/22 - 1/30 a f/2,8 - 1/2000 se vyznačují stejným expozičním číslem, ale první snímek bude mít velkou hloubku ostrosti a může být rozmazaný a druhý bude mít malá hloubka ostrosti a dost možná nebude vůbec rozmazaná.

Vyšší hodnoty EV se použijí, když je objekt lépe osvětlen. Například hodnotu expozice (při ISO 100) EV100 = 13 lze použít při fotografování krajiny, pokud je zatažená obloha, a EV100 = –4 je vhodná pro fotografování jasné polární záře.

A-priory,

EV = log 2 ( N 2 /t)

2 EV = N 2 /t, (1)

N- clonové číslo (například: 2; 2,8; 4; 5,6 atd.)
t- rychlost závěrky v sekundách (například: 30, 4, 2, 1, 1/2, 1/4, 1/30, 1/100 atd.)

Například pro kombinaci f/2 a 1/30 číslo expozice

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

Toto číslo lze použít pro fotografování nočních scén a osvětlených výloh. Kombinací f/5,6 s rychlostí závěrky 1/250 získáte expoziční číslo

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

pomocí kterého lze fotografovat krajinu se zataženou oblohou a bez stínů.

Je třeba poznamenat, že argument logaritmické funkce musí být bezrozměrný. Při určování expozičního čísla EV se ignoruje rozměr jmenovatele ve vzorci (1) a použije se pouze číselná hodnota rychlosti závěrky v sekundách.

Vztah mezi číslem expozice a jasem a osvětlením objektu

Určení expozice podle jasu světla odraženého od objektu

Při použití expozimetrů nebo luxmetrů, které měří světlo odražené od objektu, souvisí rychlost závěrky a clona s jasem objektu následovně:

N 2 /t = L.S./K (2)

N- clonové číslo;
t- rychlost závěrky v sekundách;
L- průměrný jas scény v kandelách na metr čtvereční (cd/m²);
S- aritmetická hodnota fotosenzitivity (100, 200, 400 atd.);
K- expozimetr nebo kalibrační faktor luxmetru pro odražené světlo; Canon a Nikon používají K=12,5.

Z rovnic (1) a (2) získáme expoziční číslo

EV = log 2 ( L.S./K)

2 EV = L.S./K

Na K= 12,5 a ISO 100, máme pro jas následující rovnici:

2 EV = 100 L/12.5 = 8L

L= 2 EV /8 = 2 EV /2 3 = 2 EV–3 .

Osvětlení a muzejní exponáty

Rychlost, s jakou muzejní exponáty chátrat, blednout a jinak chátrat, závisí na jejich osvětlení a síle světelných zdrojů. Pracovníci muzea měří osvětlení exponátů, aby se k exponátům dostalo bezpečné množství světla, ale také aby bylo dostatek světla, aby si návštěvníci exponát dobře prohlédli. Osvětlení lze měřit fotometrem, ale v mnoha případech to není snadné, protože je potřeba být co nejblíže exponátu, což často vyžaduje odstranění ochranného skla a vypnutí alarmu a získání povolení k provedení tak. Aby to bylo jednodušší, pracovníci muzeí často používají fotoaparáty jako fotometry. Samozřejmě to nenahrazuje přesné měření v situaci, kdy je zjištěn problém s množstvím světla, které dopadá na exponát. Abychom si ale ověřili, zda je potřeba vážnější kontrola fotometrem, stačí fotoaparát.

Expozici určuje fotoaparát na základě naměřených hodnot osvětlení, a pokud znáte expozici, můžete osvětlení najít pomocí řady jednoduchých výpočtů. V tomto případě pracovníci muzea používají buď vzorec nebo tabulku, která převádí expozici na jednotky osvětlení. Při výpočtech nezapomínejte, že kamera část světla pohltí a v konečném výsledku to zohledněte.

Osvětlení v jiných oblastech činnosti

Zahradníci a pěstitelé vědí, že rostliny potřebují světlo pro fotosyntézu a vědí, kolik světla každá rostlina potřebuje. Měří úrovně osvětlení ve sklenících, sadech a zeleninových zahradách, aby zajistily, že každá rostlina dostane dostatek světla. Někteří lidé k tomu používají fotometry.

Je pro vás obtížné překládat měrné jednotky z jednoho jazyka do druhého? Kolegové jsou připraveni vám pomoci. Zadejte dotaz v TCTerms a během několika minut dostanete odpověď.

Celkový světelný tok charakterizuje záření, které se šíří od zdroje všemi směry. Pro praktické účely je často důležitější znát ne celkový světelný tok, ale tok, který jde určitým směrem nebo dopadá na určitou plochu. Například pro motoristu je důležité získat dostatečně velký světelný tok v relativně úzkém prostorovém úhlu, uvnitř kterého je malý úsek dálnice. Pro někoho, kdo pracuje u stolu, je důležité tok, který osvětluje stůl nebo i část stolu, notebook nebo knihu, tedy tok, který dopadá na určitou plochu. V souladu s tím byly stanoveny dva pomocné pojmy - intenzita světla a osvětlení.

Světelná intenzita je světelný tok vypočtený na prostorový úhel rovný steradiánu, tj. poměr světelného toku uzavřeného v prostorovém úhlu k tomuto úhlu:

Osvětlení je světelný tok vypočtený na jednotku plochy, tj. poměr světelného toku dopadajícího na plochu k této ploše:

Je zřejmé, že vzorce (70.1) a (70.2) určují průměrnou svítivost a průměrné osvětlení. Budou blíže těm pravým, čím rovnoměrnější bude proudění nebo menší a.

Je zřejmé, že pomocí zdroje vysílajícího určitý světelný tok můžeme dosáhnout velmi různých svítivosti a velmi různorodého osvětlení. Pokud celý tok nebo jeho většinu nasměrujete do malého plného úhlu, pak ve směru zvýrazněném tímto úhlem můžete získat velmi vysokou intenzitu světla. Například ve světlometech je možné soustředit většinu toku vysílaného elektrickým obloukem do velmi malého prostorového úhlu a získat enormní svítivost v odpovídajícím směru. V menší míře se stejného cíle dosahuje pomocí světlometů automobilů. Pokud soustředíte světelný tok z jakéhokoli zdroje na malou plochu pomocí reflektorů nebo čoček, můžete dosáhnout vysokého osvětlení. To se provádí například při pokusu o silné osvětlení preparátu pozorovaného mikroskopem; K podobnému účelu slouží reflektor lampy, který zajišťuje dobré osvětlení pracoviště.

Podle vzorce (70.1) se světelný tok rovná součinu svítivosti a prostorového úhlu, ve kterém se šíří:

Je-li prostorový úhel , tj. paprsky jsou přísně rovnoběžné, pak je světelný tok také nulový. To znamená, že striktně paralelní paprsek světelných paprsků nenese žádnou energii, to znamená, že nemá žádný fyzikální význam - striktně paralelní paprsek nelze v žádném reálném experimentu realizovat. Jedná se o čistě geometrický koncept. Přesto jsou paralelní svazky paprsků v optice velmi široce používány. Drobné odchylky od rovnoběžnosti světelných paprsků, které mají z energetického hlediska zásadní význam, totiž nehrají v otázkách spojených s průchodem světelných paprsků optickými soustavami prakticky žádnou roli. Například úhly, pod kterými paprsky vzdálené hvězdy dopadají na naše oko nebo dalekohled, jsou tak malé, že je nelze ani změřit stávajícími metodami; prakticky se tyto paprsky neliší od paralelních. Tyto úhly však stále nejsou rovné nule a právě díky tomu hvězdu vidíme. V poslední době se pomocí laserů vyrábí světelné paprsky s velmi ostrou směrovostí, tedy s velmi malou divergenci světelných paprsků (viz § 205). V tomto případě však mají úhly mezi paprsky konečnou hodnotu.

Světlo dopadající na povrch naší planety Země ze Slunce je zdrojem života pro všechny její živé organismy. Sluneční paprsky, šířící se rychlostí 300 000 km/h, mají na životní prostředí tyto účinky:

účast na fotosyntéze;
viditelné světlo;
teplý;
dezinfekce;
ozáření.

Na základě toho je přirozené světlo zářivá energie ve formě elektromagnetických vln, které mají různé vlastnosti v závislosti na jejich společném ukazateli, kterým je délka. Délka záření se měří v nanometrech (0,000000001 m) a pohybuje se pro infračervené vlny od 700 do 10 000 nm, viditelné pro lidské oko 400-750 nm, ultrafialové - 10-370 nm. a rentgenové záření 0,00001-10 nm.

Pro lidské oko je za nejoptimálnější délka viditelných elektromagnetických vibrací považována od 500 do 600 nm červené a fialové paprsky jsou vnímány hůře a infračervené a ultrafialové paprsky jsou pociťovány pouze zahříváním a opalováním pokožky.

S rozvojem vědy a techniky se lidstvo naučilo vytvářet umělé zdroje všech typů elektromagnetických vln používaných v různých průmyslových odvětvích, zemědělství a dalších oborech činnosti. Podívejme se na základní koncepty osvětlení, které odhalují všechny vlastnosti světelných zdrojů.

Co je to světelný tok?

Světelný tok je síla viditelného záření ze zdroje elektromagnetických vln, kterou vnímá lidské oko. Označuje se písmenem F a měří se v lumenech (lm).

Tok světelných paprsků, pohybující se od zdroje, se v prostoru šíří nerovnoměrně a ztrácí svou hustotu. Tato prostorová zářivá hustota světelného toku je charakterizována konceptem jako je intenzita světla já(měřeno v kandelách - cd.), který se určí z poměru světelného toku Ф k prostorovému úhlu ω.

já= Ф/ω.

Abychom pochopili, jak jsou tyto veličiny vzájemně propojeny, podívejme se na obrázek.

Pokud vezmeme bodový zdroj světla 0, který bude svítit v prostoru, bude se nacházet uvnitř osvětlené koule. Nyní si představte, že světelný tok Ф se rozšíří do vybrané oblasti koule s oblastí S, v důsledku toho se vytvoří kužel, jehož strana bude mít poloměr koule. Tento prostorový úhel, který je vrcholem kužele, je plný a je definován jako poměr plochy S ke druhé mocnině poloměru koule.

Jednotkou prostorového úhlu je steradián (sr), který tvoří na povrchu svítící koule plochu rovnající se druhé mocnině jejího poloměru.

Osvětlení

Osvětlení charakterizuje, jak se v prostoru kvantitativně mění hustota světelného toku světelného zdroje, jehož paprsky dopadají na libovolné povrchy umístěné v různých vzdálenostech od místa záření. Určeno poměrem světelného toku Ф k osvětlené ploše S:

Podívejme se znovu na kresbu!

Vezměme si tedy také bodový zdroj světla A, svítivost Já α jehož světelný tok směřuje do oblasti S libovolného povrchu. Vzdálenost mezi světelným zdrojem A a plochou je l. V důsledku toho je vytvořen kužel se sklonem, s úhlem α mezi směrem intenzity světla Já α a stranu kužele a prostorový úhel ω. Pak:

ω=S*cosα/l 2 a vypočítejte Ф= Já α*S*cosα/l2.

Osvětlení prvku určíme pomocí následujícího výrazu:

E= Já α*cosα/l 2 .

Osvětlení je tedy dáno intenzitou světla vzdáleností k osvětlované ploše, tzn. Čím dále je objekt od zdroje viditelného záření, tím méně světla na něj dopadá!

Jednotka osvětlení se nazývá lux a označuje se jako (lx).

Jas

Když světelný proud dopadne na povrch předmětu, je částečně absorbován a druhá část se odráží, čímž vzniká vizuální vjem tohoto předmětu na dálku. Pokud jsou dva osvětlené předměty tmavé a světlé barvy umístěny ve stejné vzdálenosti od lidského oka, pak bude světlý předmět lépe viditelný, to znamená, že bude lépe odrážet světelný tok světelného zdroje. Pro srovnání, kde bude světlejší, v místnosti se světle zelenou nebo tmavě hnědou tapetou ve stejném světle? Samozřejmě v místnosti se světle zelenými stěnami.

Tedy pod jas Osvětleným povrchem se rozumí množství intenzity odraženého světla vzhledem k oku pozorovatele, které bude záviset na barvě a reflexních vlastnostech tohoto povrchu.

Jas je označen písmenem L a rovná se poměru svítivosti k projekční ploše osvětlené plochy:

Jak je vidět ze vzorce, jas se měří v kandelách na metr čtvereční (cd/m2).

Tento vzorec platí, pokud je oko pozorovatele pod úhlem 90 stupňů k odrazné ploše, od té doby bude úhel mezi dopadajícím a odrazným úhlem 0 stupňů a cos0=1!

Pokud je osvětlený povrch pozorován lidským okem pod určitým úhlem a, pak uvidí oblast projekce tohoto povrchu na rovinu umístěnou pod úhlem 90° směrem k pozorovateli, pak jas bude být rovna:

Termín jas se také používá pro světelné zdroje s vyzařovacími plochami různých tvarů. Pokud tedy například vezmete žárovku s kulovou žárovkou, projekce záření v prostoru bude ve formě kruhu o ploše πD2/4. U válcových výbojek (plynová výbojka) je projekce množina obdélníků, které jsou vypočteny jako součin délky a šířky, a v tomto případě vynásobením průměru baňky její délkou.