Hari ini kami akan memberi tahu Anda semua tentang formula iluminasi untuk area terbuka dan di dalam ruangan, serta memberikan besarnya fluks cahaya dalam keadaan yang berbeda.
Lilin dan roda pemintal
Sebelum elektrifikasi meluas, sumber cahaya adalah matahari, bulan, api, dan lilin. Para ilmuwan pada abad kelima belas mampu menciptakan sistem lensa untuk meningkatkan penerangan, tetapi kebanyakan orang bekerja dan hidup dengan cahaya lilin.
Beberapa orang merasa menyesal menghabiskan uang untuk membeli lampu lilin, atau cara untuk memperpanjang hari ini sama sekali tidak tersedia. Kemudian mereka menggunakan pilihan bahan bakar alternatif - minyak, lemak hewani, kayu. Misalnya, petani perempuan Rusia dari jalur tengah telah menenun rami sepanjang hidup mereka dengan menyalakan obor. Pembaca mungkin bertanya: "Mengapa ini harus dilakukan pada malam hari?" Lagi pula, koefisien cahaya alami di siang hari jauh lebih tinggi. Faktanya, pada siang hari, perempuan petani memiliki banyak kekhawatiran lain. Selain itu, proses menenun sangat melelahkan dan membutuhkan ketenangan pikiran. Penting bagi wanita agar tidak ada yang menginjak kanvas, sehingga anak-anak tidak mengacaukan benang, dan pria tidak mengalihkan perhatian.
Tetapi dengan kehidupan seperti itu ada satu bahaya: fluks bercahaya (kami rumuskanberikan sedikit lebih rendah) dari obor sangat rendah. Mata tegang dan wanita dengan cepat kehilangan penglihatan.
Pencahayaan dan pembelajaran
Ketika anak-anak kelas satu pergi ke sekolah pada tanggal satu September, mereka mengharapkan keajaiban dengan kegembiraan. Mereka ditangkap oleh penguasa, bunga, bentuknya indah. Mereka tertarik pada seperti apa guru mereka nantinya, dengan siapa mereka akan duduk di meja yang sama. Dan seseorang mengingat perasaan ini selama sisa hidupnya.
Tetapi orang dewasa, ketika mengirim anak-anak mereka ke sekolah, harus memikirkan hal-hal yang lebih membosankan daripada kesenangan atau kekecewaan. Orang tua dan guru memperhatikan kenyamanan meja, ukuran ruang kelas, kualitas kapur, dan formula pencahayaan di dalam ruangan. Indikator ini memiliki norma untuk anak-anak dari segala usia. Oleh karena itu, anak-anak sekolah harus bersyukur bahwa orang memikirkan terlebih dahulu tidak hanya kurikulum, tetapi juga dari sisi materi.
Pencahayaan dan pekerjaan
Tidak heran jika sekolah melakukan pemeriksaan yang menerapkan rumus menghitung penerangan ruangan untuk kelas. Anak-anak berusia sepuluh atau sebelas tahun tidak melakukan apa-apa selain membaca dan menulis. Kemudian mereka mengerjakan pekerjaan rumah mereka di malam hari, sekali lagi tidak berpisah dengan pena, buku catatan, dan buku teks. Setelah itu, remaja modern juga menempel pada berbagai layar. Akibatnya, seluruh kehidupan anak sekolah dikaitkan dengan beban penglihatan. Tapi sekolah hanyalah awal dari kehidupan. Selanjutnya, semua orang ini sedang menunggu universitas dan bekerja.
Setiap jenis pekerjaan membutuhkan keluaran cahayanya sendiri. Rumus perhitungan selalu memperhitungkan bahwaseseorang melakukan 8 jam sehari. Misalnya, pembuat jam atau perhiasan harus mempertimbangkan detail terkecil dan corak warna. Karena itu, tempat kerja orang-orang dalam profesi ini membutuhkan lampu yang besar dan terang. Seorang ahli botani yang mempelajari tanaman di hutan hujan, sebaliknya, perlu terus-menerus tinggal di senja. Anggrek dan bromeliad terbiasa dengan kenyataan bahwa tingkat atas pohon mengambil hampir semua sinar matahari.
Rumus
Datang langsung ke formula iluminasi. Ekspresi matematikanya terlihat seperti ini:
Eυ=dΦυ / dσ.
Mari kita lihat lebih dekat ekspresi tersebut. Jelas, Eυ adalah iluminasi, maka υ adalah fluks bercahaya, dan adalah satuan kecil area di mana fluks jatuh. Dapat dilihat bahwa E adalah nilai integral. Ini berarti bahwa segmen dan potongan yang sangat kecil dipertimbangkan. Artinya, para ilmuwan meringkas iluminasi dari semua area kecil ini untuk mendapatkan hasil akhir. Satuan penerangan adalah lux. Arti fisik dari satu lux adalah fluks bercahaya, di mana ada satu lumen per meter persegi. Lumen, pada gilirannya, adalah nilai yang sangat spesifik. Ini menunjukkan fluks bercahaya yang dipancarkan oleh sumber isotropik titik (maka cahaya monokromatik). Intensitas cahaya sumber ini sama dengan satu candela per sudut padat satu steradian. Satuan iluminasi merupakan nilai kompleks yang mencakup konsep “candela”. Arti fisik dari definisi terakhir adalah sebagai berikut: intensitas cahaya dalam arah yang diketahui dari sumber yangmemancarkan radiasi monokromatik dengan frekuensi 540 1012 Hz (panjang gelombang terletak pada daerah spektrum tampak), dan intensitas energi cahaya adalah 1/683 W/sr.
Konsep ringan
Tentu saja, semua konsep ini sekilas terlihat seperti kuda berbentuk bola dalam ruang hampa. Sumber-sumber seperti itu tidak ada di alam. Dan pembaca yang penuh perhatian pasti akan bertanya pada dirinya sendiri: "Mengapa ini perlu?" Tetapi fisikawan memiliki kebutuhan untuk membandingkan. Oleh karena itu, mereka harus memperkenalkan norma-norma tertentu yang harus dipedomani. Rumus iluminasi sederhana, tetapi banyak yang tidak jelas. Mari kita hancurkan.
Indeks "υ"
Indeks artinya nilainya tidak cukup fotometrik. Dan ini disebabkan oleh kenyataan bahwa kemampuan manusia terbatas. Misalnya, mata hanya merasakan spektrum radiasi elektromagnetik yang terlihat. Selain itu, orang melihat bagian tengah skala ini (mengacu pada warna hijau) jauh lebih baik daripada bagian pinggir (merah dan ungu). Artinya, pada kenyataannya, seseorang tidak merasakan 100% foton warna kuning atau biru. Pada saat yang sama, ada perangkat yang tidak memiliki kesalahan seperti itu. Nilai tereduksi yang digunakan formula iluminasi (fluks bercahaya, misalnya) dan yang dilambangkan dengan huruf Yunani "υ", dikoreksi untuk penglihatan manusia.
Pembangkit Radiasi Monokromatik
Pada dasarnya, seperti yang disebutkan di atas, adalah jumlah foton dengan panjang tertentugelombang yang dipancarkan dalam arah tertentu per satuan waktu. Bahkan laser paling monokromatik memiliki distribusi panjang gelombang tertentu. Dan dia pasti harus melakukan sesuatu. Ini berarti bahwa foton tidak dipancarkan ke segala arah. Tetapi dalam rumus itu ada yang namanya "sumber cahaya titik". Ini adalah model lain yang dirancang untuk menyatukan nilai tertentu. Dan tidak ada satu pun objek alam semesta yang dapat disebut demikian. Jadi, sumber cahaya titik adalah generator foton yang memancarkan kuanta medan elektromagnetik dalam jumlah yang sama ke segala arah, ukurannya sama dengan titik matematis. Namun, ada satu trik, itu bisa membuat objek nyata menjadi sumber titik: jika jarak yang dicapai foton sangat besar dibandingkan dengan ukuran generator. Jadi, bintang pusat kita Matahari adalah piringan, tetapi bintang yang jauh adalah titik.
Arbor, nah, taman
Pasti seorang pembaca yang penuh perhatian memperhatikan hal berikut: pada hari yang cerah, area terbuka tampak jauh lebih terang daripada tanah terbuka atau halaman rumput yang tertutup di satu sisi. Karena itu, pantainya sangat memikat: selalu cerah dan hangat di sana. Tetapi bahkan pembukaan besar di hutan lebih gelap dan lebih dingin. Dan sumur dangkal kurang penerangan pada hari yang paling cerah. Ini karena jika seseorang hanya melihat sebagian dari langit, lebih sedikit foton yang mencapai matanya. Koefisien iluminasi alami dihitung sebagai rasio fluks cahaya dari seluruh langit ke area yang terlihat.
Lingkaran, oval, sudut
Semua inikonsep yang berkaitan dengan geometri. Tapi sekarang kita akan berbicara tentang fenomena yang berhubungan langsung dengan rumus iluminasi dan, akibatnya, dengan fisika. Sampai saat ini, diasumsikan bahwa cahaya jatuh di permukaan secara tegak lurus, mengarah ke bawah. Ini, tentu saja, juga merupakan perkiraan. Dalam kondisi ini, jarak dari sumber cahaya berarti penurunan iluminasi sebanding dengan kuadrat jarak. Jadi, bintang-bintang yang dilihat seseorang dengan mata telanjang di langit terletak tidak begitu jauh dari kita (mereka semua milik galaksi Bima Sakti) atau sangat terang. Tetapi jika cahaya mengenai permukaan pada suatu sudut, semuanya berbeda.
Pikirkan senter. Ini memberikan titik cahaya bulat ketika diarahkan tegak lurus ke dinding. Jika Anda memiringkannya, tempat itu akan berubah bentuk menjadi oval. Seperti yang Anda ketahui dari geometri, oval memiliki luas yang lebih besar. Dan karena senternya masih sama, itu berarti intensitas cahayanya sama, tetapi seolah-olah "dioleskan" ke area yang luas. Intensitas cahaya tergantung pada sudut datang menurut hukum kosinus.
Musim semi, musim dingin, musim gugur
Judulnya terdengar seperti judul film yang indah. Tetapi kehadiran musim secara langsung bergantung pada sudut jatuhnya cahaya pada titik tertingginya di permukaan planet. Dan saat ini bukan hanya tentang Bumi. Musim ada pada objek apa pun di tata surya yang sumbu rotasinya miring relatif terhadap ekliptika (misalnya, di Mars). Pembaca mungkin sudah menebak: semakin besar sudut kemiringan, semakin sedikit foton per kilometer persegi permukaan per detik. Makamusim akan lebih dingin. Pada saat penyimpangan terbesar planet di belahan bumi, musim dingin memerintah, pada saat paling tidak - musim panas.
Angka dan fakta
Agar tidak berdasar, berikut beberapa datanya. Kami memperingatkan Anda: semuanya rata-rata dan tidak cocok untuk memecahkan masalah tertentu. Selain itu, ada direktori iluminasi permukaan menurut berbagai jenis sumber. Lebih baik merujuknya saat membuat perhitungan.
- Pada jarak dari Matahari ke titik mana pun di ruang angkasa, yang kira-kira sama dengan jarak ke Bumi, pencahayaannya adalah seratus tiga puluh lima ribu lux.
- Planet kita memiliki atmosfer yang menyerap sebagian radiasi. Oleh karena itu, permukaan bumi disinari dengan maksimal seratus ribu lux.
- Lintang tengah musim panas diterangi pada siang hari sebesar tujuh belas ribu lux dalam cuaca cerah dan lima belas ribu lux dalam cuaca berawan.
- Pada malam bulan purnama, pencahayaannya dua persepuluh lux. Cahaya bintang di malam tanpa bulan hanya satu atau dua per seribu lux.
- Membaca buku membutuhkan setidaknya tiga puluh hingga lima puluh lux penerangan.
- Ketika seseorang menonton film di bioskop, fluks cahayanya sekitar seratus lux. Adegan paling gelap akan memiliki indikator delapan puluh lux, dan gambar hari yang cerah akan "menarik" seratus dua puluh.
- Sunset atau matahari terbit di atas laut akan memberikan penerangan sekitar seribu lux. Pada saat yang sama, pada kedalaman lima puluh meter, penerangan akan menjadi sekitar 20 lux. Air menyerap sinar matahari dengan sangat baik.
