Co je intenzita světla a proč je důležitá. A.4.1 Charakteristiky radiačního pole

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

kde je Poyntingův vektor $\vec S(t)=\frac(c)(4\pi)\left[\vec E(t)\times\vec B(t)\vpravo],$ (v systému GHS), $E$ je síla elektrického pole a $B$ - magnetická indukce.

Pro monochromatickou lineárně polarizovanou vlnu s amplitudou intenzity elektrického pole $E_0$ intenzita se rovná:

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

U monochromatické kruhově polarizované vlny je tato hodnota dvakrát větší:

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

Intenzita zvuku

Zvuk je vlna mechanických vibrací média. Intenzitu zvuku lze vyjádřit pomocí hodnot amplitudy akustického tlaku p a rychlost oscilace média proti:

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

Napište recenzi na článek "Intenzita (fyzika)"

Poznámky

Úryvek charakterizující intenzitu (fyzika)

"Jestli jsou všichni Rusové jen trochu jako vy," řekl Pierrovi, "est un sacrilege que de faire la guerre a un peuple comme le votre [Je rouháním bojovat s lidmi, jako jste vy.] Vy, kteří jste trpěli tolik od Francouzů, nemáte proti nim ani zášť.
A Pierre si nyní zasloužil Italovu vášnivou lásku jen proto, že v něm vyvolával ty nejlepší stránky jeho duše a obdivoval je.
V posledním období Pierreova pobytu v Oryolu za ním přišel jeho starý svobodný zednářský známý hrabě Villarsky, tentýž, který ho v roce 1807 uvedl do lóže. Villarsky byl ženatý s bohatou ruskou ženou, která měla velké majetky v provincii Oryol, a zastával dočasné místo ve městě v oddělení potravin.
Když se Villarskij dozvěděl, že Bezukhov je v Orlu, ačkoli s ním nikdy nebyl krátce obeznámen, přišel za ním s prohlášeními o přátelství a intimitě, které si lidé obvykle vyjadřují při setkání v poušti. Villarsky se v Orlu nudil a byl rád, že se setkal s osobou stejného okruhu jako on a se stejnými, jak věřil, zájmy.
Villarsky si však ke svému překvapení brzy všiml, že Pierre je velmi daleko za skutečným životem a upadl, jak sám Pierra definoval, do apatie a sobectví.
"Vous vous encroutez, mon cher," řekl mu. Navzdory tomu byl nyní Villarsky s Pierrem příjemnější než dříve a navštěvoval ho každý den. Pro Pierra, který se teď díval na Villarského a poslouchal ho, bylo zvláštní a neuvěřitelné pomyslet si, že on sám byl ještě nedávno stejný.
Villarsky byl ženatý, byl to rodinný muž, zaneprázdněný záležitostmi majetku své manželky, svými službami a rodinou. Věřil, že všechny tyto činnosti jsou překážkou v životě a že všechny jsou opovrženíhodné, protože byly zaměřeny na osobní dobro jeho a jeho rodiny. Vojenské, administrativní, politické a zednářské úvahy neustále přitahovaly jeho pozornost. A Pierre, aniž by se snažil změnit svůj názor, aniž by ho odsuzoval, se svým nyní neustále tichým, radostným výsměchem, obdivoval tento podivný jev, jemu tak známý.
Ve vztazích s Villarským, s princeznou, s lékařem, se všemi lidmi, se kterými se nyní setkal, měl Pierre novou vlastnost, která mu vysloužila přízeň všech lidí: toto uznání schopnosti každého člověka myslet, cítit. a dívat se na věci svým vlastním způsobem; uznání nemožnosti slov člověka odradit. Tato legitimní vlastnost každého člověka, která dříve Pierra znepokojovala a dráždila, nyní tvořila základ účasti a zájmu, který projevoval u lidí. Rozdíl, někdy naprostý rozpor názorů lidí s jejich životy a mezi sebou, Pierra potěšil a vzbudil v něm posměšný a jemný úsměv.

Může se velmi lišit a vizuálně nejsme schopni určit stupeň osvětlení, protože lidské oko je obdařeno schopností přizpůsobit se různému osvětlení. Intenzita osvětlení je přitom nesmírně důležitá v celé řadě oblastí činnosti. Můžete například vzít proces natáčení nebo natáčení videa, stejně jako například pěstování pokojových rostlin.

Lidské oko vnímá světlo od 380 nm (fialové) do 780 nm (červené). Nejlépe vnímáme vlny s délkou, která není pro rostliny nejvhodnější. Osvětlení, které je jasné a našim očím příjemné, nemusí být vhodné pro rostliny ve skleníku, které nemusí přijímat dostatek vln důležitých pro fotosyntézu.

Intenzita světla se měří v luxech. Za jasného slunečného odpoledne v naší centrální zóně dosahuje přibližně 100 000 luxů a večer klesá na 25 000 luxů. V hustém stínu jeho hodnota činí desetiny těchto hodnot. V interiéru je intenzita slunečního záření mnohem menší, protože světlo je oslabeno stromy a okenními skly. Nejjasnější osvětlení (na jižním okně v létě hned za sklem) je v nejlepším případě 3-5 tisíc luxů, uprostřed místnosti (2-3 metry od okna) - pouze 500 luxů. Toto je minimální osvětlení potřebné pro přežití rostlin. Pro normální růst vyžadují i ty nenáročné alespoň 800 luxů.

Okem nedokážeme určit intenzitu světla. K tomuto účelu existuje zařízení, jehož název je luxmetr. Při jeho nákupu je nutné si ujasnit vlnový rozsah, který měří, protože Možnosti zařízení, i když jsou širší než možnosti lidského oka, jsou stále omezené.

Intenzitu světla lze měřit i pomocí fotoaparátu nebo fotoexpozimetru. Pravda, přijaté jednotky budete muset přepočítat na suity. Chcete-li provést měření, musíte na místo měření položit bílý list papíru a namířit na něj fotoaparát, jehož fotocitlivost je nastavena na 100 a clona na 4. Po určení rychlosti závěrky byste ji měli vynásobit jmenovatelem 10, bude výsledná hodnota přibližně odpovídat osvětlení v luxech. Například s rychlostí závěrky 1/60 sec. osvětlení cca 600 luxů.

Pokud se zajímáte o pěstování a péči o květiny, pak samozřejmě víte, že světelná energie je pro rostliny životně důležitá pro normální fotosyntézu. Světlo ovlivňuje rychlost růstu, směr, vývoj květu, velikost a tvar jeho listů. S poklesem intenzity světla se úměrně zpomalují všechny procesy v rostlinách. Jeho množství závisí na tom, jak daleko je zdroj světla, na straně horizontu, ke které je okno obráceno, na míře zastínění pouličními stromy, na přítomnosti závěsů nebo žaluzií. Čím je místnost světlejší, tím aktivněji rostliny rostou a potřebují více vody, tepla a hnojiva. Pokud rostliny rostou ve stínu, vyžadují méně péče.

Při natáčení filmu nebo televizního pořadu je osvětlení velmi důležité. Vysoce kvalitní natáčení je možné při osvětlení cca 1000 luxů, dosaženém v televizním studiu pomocí speciálních lamp. Přijatelné kvality obrazu však lze dosáhnout při menším osvětlení.

Intenzita světla ve studiu se měří před a během natáčení pomocí expozimetrů nebo kvalitních barevných monitorů, které jsou připojeny k videokameře. Před zahájením natáčení je nejlepší obejít celou sestavu s expozimetrem, aby bylo možné identifikovat tmavé nebo příliš osvětlené oblasti, aby se předešlo negativním jevům při sledování záběrů. Správným nastavením osvětlení navíc docílíte další výraznosti natáčené scény a potřebných režijních efektů.

Uveďme vztah mezi posunutím x částic prostředí účastnících se vlnění a vzdáleností y těchto částic od zdroje kmitů O v libovolném časovém okamžiku. Pro větší názornost však uvažujme příčnou vlnu všechny následné úvahy

bude platit i pro podélnou vlnu. Nechť jsou kmity zdroje harmonické (viz § 27):

kde A je amplituda, kruhová frekvence kmitů. Pak všechny částice média také přejdou do harmonické vibrace se stejnou frekvencí a amplitudou, ale s různými fázemi. V médiu se objeví sinusová vlna, znázorněná na Obr. 58.

Vlnový graf (obr. 58) je povrchově podobný grafu harmonických kmitů (obr. 46), ale ve své podstatě jsou odlišné. Graf oscilací představuje posun dané částice jako funkci času. Vlnový graf představuje závislost posunu všech částic média na vzdálenosti ke zdroji kmitů v daném časovém okamžiku. Je to jako snímek vlny.

Uvažujme určitou částici C umístěnou ve vzdálenosti y od zdroje kmitů (částice O). Je zřejmé, že pokud částice O již kmitá, pak částice C stále kmitá pouze tam, kde je doba šíření oscilací z do C, tedy doba, za kterou vlna urazila dráhu y. Potom by měla být rovnice vibrací částice C zapsána takto:

Kde je ale rychlost šíření vln? Pak

Vztah (23), který nám umožňuje kdykoli určit posunutí libovolného bodu na vlně, se nazývá vlnová rovnice. Zavedením vlnové délky X do úvahy jako vzdálenosti mezi dvěma nejbližšími body vlny, které jsou ve stejné fázi, například mezi dvěma sousedními vrcholy vln, můžeme dát vlnové rovnici jiný tvar. Je zřejmé, že vlnová délka je rovna vzdálenosti, na kterou se oscilace šíří po určitou dobu rychlostí

kde je frekvence vlny. Poté dosazením do rovnice a s přihlédnutím k tomu, že získáme další tvary vlnové rovnice:

Protože je průchod vlnění doprovázen vibracemi částic média, energie vibrací se pohybuje v prostoru spolu s vlnou. Energie přenášená vlnou za jednotku času přes jednotkovou plochu kolmou k paprsku se nazývá intenzita vlny (neboli hustota toku energie). Získáme výraz pro intenzitu vlnění

Světlo hraje obrovskou roli nejen v interiéru, ale i v našem životě obecně. Koneckonců, efektivita práce, stejně jako náš psychický stav, závisí na správném osvětlení místnosti. Světlo dává člověku možnost nejen vidět, ale také hodnotit barvy a tvary okolních předmětů.

Přirozené světlo je samozřejmě pro lidské oči nejpříjemnější. S tímto osvětlením je vše vidět velmi dobře a bez zkreslení barev. Ne vždy je ale přirozené světlo ve tmě, musíte si vystačit s umělými zdroji světla.

Aby nedošlo k namáhání očí a zhoršení zraku, je nutné vytvořit optimální podmínky světla a stínu a vytvořit co nejpohodlnější osvětlení.

Nejpříjemnější osvětlení pro oči je přirozené

Osvětlení, stejně jako mnoho dalších faktorů, se posuzuje podle kvantitativních a kvalitativních parametrů. Kvantitativní charakteristiky jsou určeny intenzitou světla a kvalitativní charakteristiky jsou určeny jeho spektrálním složením a rozložením v prostoru.

Jak a v jakých termínech se měří intenzita světla?

Světlo má mnoho vlastností a každá má svou vlastní jednotku měření:

Intenzita světla charakterizuje množství světelné energie, která se přenese za určitou dobu v libovolném směru. Měří se v kandelách (cd), 1 cd se přibližně rovná intenzitě světla vyzařovaného jednou hořící svíčkou;
Jas se také měří v kandelách kromě toho existují takové jednotky měření jako stilbe, apostilbe a lambert;
Osvětlení je poměr světelného toku, který dopadá na určitou plochu, k jejímu povrchu. Měří se v luxech.

Právě osvětlení je důležitým ukazatelem pro správné fungování zraku. K určení této hodnoty se používá speciální měřicí zařízení. Říká se tomu luxmetr.

Luxmetr je zařízení pro měření osvětlení.

Toto zařízení se skládá ze světelného přijímače a měřicí části, může být ukazovacího typu nebo elektronické. Světelný přijímač je fotobuňka, která převádí světelnou vlnu na elektrický signál a posílá jej do měřicí části. Toto zařízení je fotometr a má specifikovanou spektrální citlivost. Lze s ním měřit nejen viditelné světlo, ale i infračervené záření atd.

Toto zařízení se používá jak v průmyslových prostorách, tak ve vzdělávacích institucích i doma. Každý typ činnosti a zaměstnání má své vlastní normy pro to, jaká by měla být intenzita světla.

Pohodlná intenzita osvětlení

Zrakový komfort závisí na mnoha faktorech. Pro lidské oko je samozřejmě nejpříjemnější sluneční světlo. Ale moderní rytmus života diktuje svá vlastní pravidla a velmi často musíte pracovat nebo být jen v umělém světle.

Výrobci svítidel a svítidel se snaží vytvářet světelné zdroje, které by odpovídaly vlastnostem zrakového vnímání lidí a vytvářely co nejpohodlnější intenzitu světla.

Světlo z žárovky nejpřesněji zprostředkovává přirozené odstíny

Běžné žárovky využívají jako zdroj světla horký pramen, a proto se toto světlo nejvíce podobá přirozenému světlu.

Lampy jsou rozděleny do následujících kategorií podle typu světla, které produkují:

teplé světlo s načervenalými odstíny, dobře se hodí do domácího prostředí;
neutrální světlo, bílé, používá se k osvětlení pracovišť;
studené světlo, namodralé, určené do míst, kde se provádí vysoce přesná práce nebo do míst s horkým klimatem.

Důležité je nejen to, o jaký typ svítidel jde, ale také design samotné lampy nebo lustru: kolik žárovek je našroubováno tam, kam světlo směřuje, zda jsou stínidla zavřená nebo otevřená - všechny tyto vlastnosti je třeba vzít v úvahu při výběru osvětlovacího zařízení.

Normy osvětlení jsou zaznamenány v několika dokumentech, z nichž nejdůležitější jsou: SNiP (stavební předpisy a předpisy) a SanPiN (hygienická pravidla a předpisy). Existují také MGSN (Moskevské městské stavební předpisy) a také vlastní soubor pravidel pro každý region.

Právě na základě všech těchto dokumentů se rozhoduje o tom, jaká by měla být intenzita osvětlení.

Při přemýšlení o tom, jaký lustr pověsit do obývacího pokoje, ložnice nebo kuchyně, samozřejmě nikdo neměří intenzitu osvětlení pomocí luxmetru. Vědět obecně, které světlo bude pro oči příjemnější, je však velmi užitečné.

Tabulka 1 ukazuje standardy osvětlení pro obytné prostory:

stůl 1

Tabulka 2 ukazuje standardy osvětlení pro kanceláře

Doma, bez speciálního vybavení, je obtížné měřit vnitřní osvětlení, a proto, abyste pochopili, kterou lampu si vybrat, měli byste věnovat pozornost barvě (studená, neutrální nebo teplá) a počtu wattů. V rekreačních místnostech je lepší používat ne příliš světlé a v pracovních místnostech - s intenzivnějším světlem.

Vzhledem k tomu, že přirozené světlo je pro oči nejpříjemnější, měly by být v domácím prostředí upřednostněny lampy, které poskytují teplé světlo. Když přijdeme domů, naše oči si po náročném dni v práci rozhodně potřebují odpočinout. Správně vybrané lampy pro lustry a lampy z hlediska jasu pomohou vytvořit osvětlení, které je vhodné v intenzitě.

Vlnový proces je spojen s šířením energie (E) ve vesmíru. Kvantitativní energetická charakteristika tohoto procesu je tok energie(F) -poměr energie přenesené vlnou přes nějaký povrch k času (t),pro které se tento převod provádí. Pokud přenos energie probíhá rovnoměrně, pak: Ф = E/t a pro obecný případ tok představuje derivaci energie s ohledem na čas - Ф = d E / d t. Jednotka toku energie je stejná jako jednotka výkonu J/s = W.

Intenzita vlny (nebo hustota toku energie) (I) -průtokový poměrenergie na plochu (S) povrchu umístěnou kolmo na směr šíření vlny. Pro rovnoměrné rozložení energie po povrchu, kterým vlna prochází: Já =F/S a obecně - I = dФ / dS. Intenzita se měří ve W/m2.

Všimněte si, že intenzita je fyzikální parametr, který na primární úrovni určuje stupeň fyziologického vjemu vznikajícího pod vlivem vlnění (například zvuku nebo světla).

Představme si to jako rovnoběžnostěn s délkou l oblast média, ve kterém se vlna šíří. Oblast rovnoběžnostěnového čela, která je kolmá ke směru rychlosti vlny proti , označte podle S(viz obr.9) . Pojďme se představit objemová hustota energie vibračního pohybu w , představující množství energie na jednotku objemu: w = E /PROTI . Během t přes platformu S energie projde rovna součinu objemu PROTI = l S =proti t S na objemovou hustotu energie:

E =w proti t S .(25)

Podělením levé a pravé strany vzorce (25) časem a plochou získáme výraz týkající se intenzity vlny a rychlosti jejího šíření. Vektor, jehož modul je roven intenzitě vlny a jehož směr se shoduje se směrem jejího šíření, se nazývá Umov vektor:

. (26)

Vzorec (26) může být prezentován v mírně odlišné podobě. Vzhledem k tomu, že energie harmonických vibrací (viz vzorec (7))
a vyjádření hmoty m přes hustotu hmoty  a objem PROTI , pro objemovou hustotu energie získáme: w =
. Potom má vzorec (26) tvar:

. (27)

Takže intenzita elastické vlny, určená Umovovým vektorem, je přímo úměrná rychlosti jejího šíření, druhé mocnině amplitudy kmitů částic a druhé mocnině frekvence kmitů.

8. Dopplerův jev

Dopplerův jev spočívá ve změně frekvence vln vnímaných některým přijímačem (pozorovatelem) v závislosti na relativní rychlosti zdroje vlnění a pozorovatele.

Když jsou zdroj a přijímač stacionární (obr. 10.a), pak se frekvence vln zaznamenaných některým přijímačem přirozeně shoduje s frekvencí vln emitovaných zdrojem:  ist =  atd . Pokud se zdroj přiblíží ke stacionárnímu přijímači určitou rychlostí proti ist, pak jeho pohyb způsobí „stlačení“ vlny - vzdálenost mezi hřebeny vln se zmenší - perioda a vlnová délka se zmenší  atd, registrované přijímačem. Dochází ke zvýšení frekvence vnímaného vlnového procesu:  atd > ist(viz obr. 10.b).

Pro tento případ lze kvantitativní vztah mezi frekvencí emitovaných vln, rychlostí zdroje a frekvencí zaznamenanou stacionárním přijímacím zařízením stanovit z následujících úvah.

Vlnová délka vnímaná přijímačem:

 atd = (proti PROTI - proti ist ) T ist , (28)

Kde proti PROTI - rychlost šíření vlny vzhledem ke stacionárnímu zdroji, T ist- období těchto vln. Pro zdroj přibližující se k přijímači se tedy vlnová délka zkracuje. Vnímaná frekvence se zvyšuje:

 atd =
nebo  atd =
 ist . (29)

Při oddalování zdroje od přijímače (obr. 10.c):

 atd =
 ist . (30)

Pro obecný případ, kdy se zdroj a přijímač pohybují:

 atd =
 ist (31)

Znaménko plus v čitateli vzorce (30) a znaménko mínus v jeho jmenovateli odpovídají konvergenci zdroje a přijímače a opačná znaménka jejich vzájemné vzdálenosti.