Как найти отраженный световой поток

Падающий световой поток Калькулятор

Search
Дом	Инженерное дело ↺
Инженерное дело	Электроника и приборы ↺
Электроника и приборы	Измерение физических параметров ↺
Измерение физических параметров	Измерение освещенности ↺

Падающий световой поток Решение

ШАГ 0: Сводка предварительного расчета

ШАГ 1. Преобразование входов в базовый блок

Отраженный световой поток: 5.1 —> Конверсия не требуется
Коэффициент отражения: 10.4 —> Конверсия не требуется

ШАГ 2: Оцените формулу

ШАГ 3: Преобразуйте результат в единицу вывода

0.490384615384615 —> Конверсия не требуется

16 Измерение освещенности Калькуляторы

Падающий световой поток формула

Инцидент Luminous Flux Op = Отраженный световой поток/Коэффициент отражения

ρi_op = ρr/ρ

Сколько люмен в люксе?

Общий выход видимого света от источника света измеряется в люменах. Как правило, чем больше люменов обеспечивает осветительный прибор, тем он ярче. Один люкс равен одному люмену на квадратный метр.

Данная
тема посвящена разбору задач на элементы фотометрии и законы освещённости.

Задача
1.
Лампочка с силой света 75 кд висит над столом шириной 50 см и длиной 120 см.
Определите освещённость, создаваемую на поверхности стола, предполагая, что
световой поток распределяется по всей поверхности равномерно.

ДАНО:	СИ	РЕШЕНИЕ Полный световой поток Освещенность Площадь прямоугольника Тогда

Ответ: 1571 лк.

Задача
2.
Люминесцентная лампа имеет световую отдачу 50 лм/Вт. Известно, что сила света
этой лампы составляет 160 кд. Найдите мощность этой
лампы.

ДАНО:	РЕШЕНИЕ Световая отдача Полный световой поток Тогда

Ответ: 40 Вт.

Задача
3.
На абсолютно непрозрачное тело падает световой поток 2000 лм, а отражается от
него световой поток 750 лм. Найдите коэффициент
поглощения и коэффициент отражения данного тела.

ДАНО:	РЕШЕНИЕ Коэффициент отражения рассчитывается по формуле Из закона сохранения энергии Т.к. , то

Задача
4.
на гладкую поверхность площадью 50 см² падает световой поток
под углом 30º к горизонту. Известно, что данный световой поток создаёт
освещённость 2 Млк, а коэффициент отражения данной поверхности равен 0,8.
Найдите отражённый световой поток.

ДАНО:	СИ	РЕШЕНИЕ Освещенность, создаваемая потоком, падающим под углом: Освещенность Тогда Коэффициент отражения Тогда

Ответ: 16000 лм.

Задача
5.
Два стекла в оконных рамах имеют одинаковые коэффициенты отражения и поглощения.
Коэффициенты отражения равны 0,2. Перпендикулярно плоскостям этих стёкол падает
световой поток 6000 лм. Известно, что из внешнего стекла оконной рамы вышел
поток 1500 лм. Найдите коэффициент пропускания данных стёкол, предполагая, что
от каждой стороны стекла световой поток отражается только однажды.

ДАНО:	РЕШЕНИЕ Коэффициенты поглощения, отражения и пропускания определяются по формулам Световой поток, прошедший через первое  стекло и световой поток, отраженный от него равны Световой поток, отраженный от второго стекла Световой поток, вышедший из первого стекла после отражения от второго стекла Конечный световой поток складывается из

7. Методы светотехнического расчета электрического освещения

Методы светотехнического расчета электрического освещения

Для расчета электрического освещения помещений применяются несколько методов: метод коэффициента использования светового потока, метод удельной мощности, точечный метод и другие.

Метод коэффициента использования светового потока применяется для расчета общего равномерного освещения горизонтальных поверхностей.

Метод удельной мощности применяется для расчета освещения вспомогательных помещений.

Точечный метод служит для расчета освещения как угодно расположенных поверхностей и при любом распределении освещенности.

Метод коэффициента использования светового потока

Помещения, в которых предусматривается общее равномерное освещение горизонтальных поверхностей, освещение рассчитывают методом коэффициента использования светового потока.

По этому методу расчетную освещенность на горизонтальной поверхности определяют с учетом светового потока, падающего от светильников непосредственно на расчетную поверхность и отраженного от стен, потолка и самой поверхности.

Рекомендуемые материалы

Метод коэффициента использования применим для расчета освещения помещений светильниками с лампами накаливания и газоразрядными.

Коэффициентом использования светового потока осветительной установки называется отношение светового потока, падающего на горизонтальную поверхность, к суммарному потоку всех ламп, размещенных в данном освещаемом помещении

,

где    – световой поток, падающий от светильников непосредственно на освещаемую поверхность, лм;

 – отраженный световой поток, лм;

 – световой поток ламп, лм;

 – результирующий световой поток, лм; n – количество ламп в освещаемом помещении.

При расчете по методу коэффициента использования световой поток ламп, необходимый для создания заданной минимальной освещенности  определяется по формуле

,                                                  (7.1)

где    Е – заданная минимальная нормируемая освещенность, лк;

k – коэффициент запаса ( принимается 1,3…2,0);

S – площадь помещения, м²;

z – отношение  (неравномерность освещения принимается 1,15 – для ламп накаливания и ДРЛ; 1,1 – для люминесцентных ламп);

n – число светильников (как правило, намечается до расчета);

h — коэффициент использования, о.е. (для некоторых типов светильников можно определить по таблицам [5]).

Коэффициент использования определяется в зависимости от значений индекса помещения i и коэффициентов отражения потолка, стен, рабочей поверхности — , , .

Индекс помещения можно вычислить по выражению:

,                                                     (7.2)

где    А и В – длина и ширина помещения, м;

h – расчетная высота подвеса светильников над освещаемой поверхностью, м.

Приблизительные значения коэффициентов отражения можно определить по следующим рекомендациям:

– побеленный потолок и стены – 80…70 %;

– побеленный потолок, стены окрашены в светлые тона – 50 %;

– бетонный потолок, стены оклеены светлыми обоями, бетонные стены – 30 %;

– стены и потолки в помещениях оштукатуренные, темные обои – 10 %.

Определить количество и мощность ламп можно двумя способами:

после расчета общего светового потока ламп, требуемого для создания нормированной освещенности в помещении, можно определить количество ламп, как отношение общего светового потока к световому потоку одной лампы, мощность которой выбрана предварительно

                   ,                                                    (7.3)

где  – световой поток лампы, лм.

ПРИМЕР 1

Выполнить расчет электрического освещения производственного помещения методом коэффициента использования светового потока. Разместить светильники на плане помещения.

Исходные данные: Размеры помещения: длина – ; ширина – ; высота – . Нормируемая освещенность , коэффициент запаса . Коэффициенты отражения: потолка, стен, расчетной поверхности соответственно ; ; . Светильники с лампами накаливания типа НСП17.

РЕШЕНИЕ:

Рис. 7.1. Размещение светильников на плане помещения

Определим индекс помещения

.

По таблице 5.2 [5] определим коэффициент использования по заданным коэффициентам отражения потолка, стен, расчетной поверхности и индексу помещения для светильника с лампами накаливания типа НСП – .

.

Лампа накаливания типа Б215-225-200 обладает световым потоком равным 3150 лм.

Определим количество ламп

;

Распределим светильники на плане помещения (рис. 7.1).

Метод расчета освещения по удельной мощности

Метод удельной мощности   широко применяют в проектной практике, и позволяет без выполнения светотехнических расчетов определять мощность всех ламп общего равномерного освещения, требуемого по нормам  в данном помещении.

В основу расчета по удельной мощности положен метод коэффициента использования светового потока.

Из светотехники известно, что световая отдача лампы (лм/Вт) определяется по выражению

,                                                 (7.4)

где .

Отсюда

.                                (7.5)

Решив это уравнение относительно  и разделив обе части уравнения на площадь S, получим

.                                             (7.6)

Из этого выражения видно, что удельная мощность является функцией переменных величин, входящих в формулу расчета по методу коэффициента использования. На основании светотехнических расчетов, выполненных этим методом, составлены таблицы удельной мощности при равномерном размещении стандартных светильников общего освещения.

Удельной мощностью  называется отношение суммарной мощности всех ламп, установленных в данном помещении, к площади освещаемой поверхности (пола), :

         .                                             (7.7)

Метод расчета  заключается в определении удельной мощности .

ПРИМЕР 2

Выполнить расчет освещения по удельной мощности. Определить, мощность и количество ламп в складском помещении, а также суммарную мощность осветительной установки.

Исходные данные: Нормируемая освещенность ; коэффициенты отражения потолка , стен , расчетной поверхности ; светильники с лампами накаливания типа НСП17; размеры помещения , , .

РЕШЕНИЕ:

Вычислим площадь помещения

;

.

По табл. 5.29 [5] при высоте помещения – 6 м и площади 288 м², а также нормируемой освещенности 50 лк определим удельную мощность  для светильника НСП17 составит .

;

.

Установленная мощность всех ламп определяется как произведение удельной мощности на площадь всего помещения

.                                            (7.8)

После того как определена мощность всех ламп, можно определить мощность одной лампы, намечая предварительно количество ламп, или определить количество ламп, намечая конкретную стандартную мощность ламп:

  или  .                       (7.9)

Расчет освещения точечным методом

Точечный метод в отличие от метода коэффициента использования позволяет определить освещенность любой точки на рабочей поверхности, как угодно расположенной в пространстве, например, горизонтально, вертикально или наклонно. Расчет освещения точечным методом производят тогда, когда невозможно применить метод коэффициента использования, например расчеты локализованного освещения, освещения наклонных или вертикальных поверхностей. Точечный метод также часто применяют в качестве проверочного расчета, когда необходимо оценить фактическое распределение освещенности на освещаемой поверхности. Однако точечный метод имеет существенный недостаток: не учитывает освещенность, создаваемую световым потоком, отраженным от стен и потолков, вследствие чего освещенность получается несколько заниженной. Поэтому точеный метод можно применять для расчета освещения помещений, в которых, отраженный световой поток составляет незначительную долю по сравнению со световым потоком, падающим непосредственно на освещаемую поверхность, например производственных помещений с низкими коэффициентами стен и потолков, местного освещения, наружного освещения.

Определение горизонтальной освещенности. Горизонтальная поверхность Q освещается светильником общего освещения с точечным источником света (лампа накаливания или ДРЛ)  (рис. 7.2).

Рис. 7.2. К расчету точечным методом

Точка А, в которой необходимо определить освещенность находится на расстоянии l от источника света. Для определения освещенности в точке А применим соотношение между освещенностью и силой света:

.                                  (7.10)

Из рисунка 7.2 выразим расстояние l через высоту подвеса светильника над расчетной поверхностью h:

.

Отсюда горизонтальная освещенность в точке А

.                                   (7.11)

Расчет по определению освещенности в заданной точке горизонтальной поверхности производят в следующем порядке.

1. Определяется тангенс угла, образованного вертикалью и лучом света, падающим в заданную точку:

,                                               (7.12)

где d – расстояние от проекции оси светильника на плоскость до заданной точки, значение d измеряются по плану, м.

2. После определения тангенса угла a определяется угол a и .

3. По кривым силы света выбранного типа светильника с условной лампой  определяется по углу a силу света .

Кривые силы света стандартных светильников с условной лампой в 1000 лм приводятся в светотехнических справочниках.

4. По формуле (7.11) вычисляется условная горизонтальная освещенность . (для лампы в 1000 лм).

5. Условная освещенность пересчитывается с учетом светового потока лампы, установленной в светильнике:

,                                     (7.13)

где  – световой поток лампы, лм.   

Если рассматриваемая точка А на поверхности Q освещается несколькими светильниками общего освещения, то учитываются и освещенности, создаваемые в точке А отдельными светильниками.

,

где  – освещенности, создаваемые в точке А отдельными светильниками.

Расчетная формула для определения фактической освещенности (лк) в точке А от нескольких однотипных светильников общего освещения с лампами одинаковой мощности примет вид 

.                                      (7.14)

Расчет освещения таким методом неудобен, так как требуется определить значения освещенности от каждого светильника и суммировать их.

Для упрощения этого метода в проектной практике применяют наиболее распространенный способ расчета по пространственным кривым равной освещенности (изолюксы). Эти кривые построены для различных типов стандартных светильников с условной лампой в 1000 лм в прямоугольной системе координат в зависимости от расчетной высоты подвеса светильника h и расстояния d проекции светильника на горизонтальную поверхность до заданной (контрольной) точки.

Расчет производится в следующем порядке:

1. По кривым рис.6.1-6.14 [5] для выбранного типа светильника в зависимости от расчетной высоты его подвеса h и расстояния d, определенного по плану, для каждого значения находят ближайшую кривую, на которой указана условная освещенность. Если точка, заданная координатами h и d, не попадает на кривую, то значение освещенности определяется посредством интерполирования между двумя ближайшими кривыми.

2. Найденные по кривым условные освещенности от  ближайших светильников для расчетной точки суммируются:

.

3. Если установленные светильники однотипны с лапами накаливания одинаковой мощности, значение светового потока одной лампы  при заданной освещенности E_u определяют как

         ,                               (7.15)

где m – коэффициент, учитывающий дополнительную освещенность в заданной точке от удаленных светильников, не учтенных при определении условной освещенности, и от отражения стен, потолка и расчетной (рабочей) поверхности помещения. Значение m в зависимости от коэффициентов отражения поверхностей помещения принимают в пределах 1…1,2.

ПРИМЕР 3

Определить освещенность в контрольной точке А (рис. 7.3).

Исходные данные. Для освещения помещения применены 6 светильников с типа НСП17 с лампами накаливания мощностью 200 Вт. Расчет производился методом коэффициента использования светового потока при нормируемой освещенности 200 лк.

РЕШЕНИЕ:

Определим расстояние (в метрах) проекции d каждого светильника до точки А. По кривым равной освещенности (изолюксам)
(рис. 7.3) для светильника типа НСП17 выбираем значения условных освещенностей и записываем в таблицу 7.1).

Таблица 7.1

Значения  условных освещенностей

Рис. 7.3. Размещение контрольной точки

Суммируем найденные по кривым условные освещенности от светильников 1…6 для расчетной точки  А

.

Определяем действительную расчетную освещенность в точке А:

.

Принимаем .

,

т. е. расчетная освещенность намного меньше нормируемой освещенности 200 лк.

Точечный метод расчета освещения люминесцентными лампами

Как правило, светильники с люминесцентными лампами располагают рядами, преимущественно параллельно длинной стороне помещения или стене с окнами. Светильники собирают либо в сплошную линию, либо с небольшими разрывами. Если отношение расстояния между светильниками в ряду к расчетной высоте их подвеса не превышает 0,5, т. е. , то можно считать, что световой поток распределяется на освещаемой поверхности вдоль ряда равномерно и его можно рассматривать как светящуюся линию.

Для расчета освещения от светящейся линии в практике широко распространен метод расчета с помощью кривых равных значений относительной освещенности (линейных изолюкс). По этим кривым, построенным для наиболее распространенных стандартных светильников, определяют горизонтальную освещенность е при расположении ламп над освещаемой поверхностью на высоте  и световым потоком в 1000 лм, приходящимся на 1 м светящейся линии (плотность светового потока ).

На рисунках 6.37-6.56 [5] приведены линейные изолюксы для некоторых распространенных светильников с люминесцентными лампами.

Для определения относительной освещенности в точке А (рис. 7.4) по линейным изолюксам следует определить относительные размеры:

  и  ,

где р расстояние от точки А до перпендикуляра, опущенного на расчетную плоскость из конца светящейся линии.

Если заданная точка не лежит против конца ряда светильников, то его делят на две части или дополняют условным отрезком, после чего относительные освещенности суммируют или вычитают (рис. 7.4, а, б).

При общем равномерном освещении в концах ряда освещенность имеет наименьшую величину. Если вблизи стен в конце ряда светильников не производятся работы, то некоторым уменьшением освещенности по сравнению с нормируемой можно пренебречь. Если заданная точка освещается несколькими рядами, то значение е суммируются для всех рядов .

a)                                                                               б)

Рис. 7.4. Схема к расчету относительной освещенности

Необходимую плотность светового потока, , определяется по формуле

.

Полный световой поток ламп ряда (лм) будет .

Пример 4. Освещение помещения производственного участка, имеющего размеры  м, выполняется светильниками типа ПВЛМ 2´40 Вт. Светильники подвешены на высоте 4 м над освещаемой поверхностью. Светильники располагаются в два ряда (рис. 7.5). Нормируемая освещенность .

Рис. 7.5. Размещение светильников с люминесцентными лампами

Решение:

Точка А освещается четырьмя полурядами, обозначенными цифрами от 1 до 4.

Из рисунка [5] определяем относительные величины  и  для каждого отрезка ряда светильников, а по кривым линейных изолюкс для светильника с люминесцентными лампами определяем значения относительной освещенности и заносим в таблицу 7.2.

Таблица 7.2

Относительные величины , , е

.

Необходимую плотность светового потока  определим с учетом коэффициента , учитывающего отражение поверхностей помещения

.

Бесплатная лекция: «Цена и ценовая политика» также доступна.

Полный световой поток  ламп в ряду

.

Световой поток двух ламп в одном светильнике

.

Количество светильников в ряду

.

Под световым потоком понимают величину, которая указывает суммарную мощность света, который попадает на поверхность за промежуток времени. Он измеряется в люменах. В принципе, если говорить честно, то обычному человеку во все нюансы вникать не нужно, но перед тем, как делать освещение и выбирать лампы, нужно хотя бы приблизительно посчитать будущий световой поток и сделать так, чтобы это значение было комфортным. Для этого не нужно знать физику, а нужно лишь учитывать некоторые нюансы и прочитать про основы, про которые мы поговорим в этой статье. Также стоит заметить, что если в своем доме хозяин вы, то в других помещениях или сферах деятельности есть жестки нормы в том числе и относительно светового потока.

Виды светового потока

У светового потока есть несколько видов, это необходимо понимать в самом начале. Всего есть три вида, каждый из которых отлично подходит для решения одних задач и не очень хорошо для других. Между ними есть достаточно существенная разница, которую обязательно стоит учитывать.

Точечный свет

В этом случае подразумевается, что световой поток идет из определенной точки. В качестве яркого примера можно привести обычные потолочные светильники встроенного типа или торшер. У точечного потока есть определенная граница, то есть, такие светильники позволяют эффективно освещать конкретную зону, а на соседние области свет рассеивается слабо.

Точечный свет бывает разным, обычно его делят на направленный и ненаправленный. При этом у каждого типа есть свои преимущества. Например, если речь идет про направленный точечный свет, то он особенно удобен в том случае, если приходится работать в конкретной зоне. При использовании ламп со световым потоком этого типа есть несколько рекомендаций: настольная лампа должна располагаться в 30-35 сантиметрах от стола (подразумевается источник света), для ночника будет достаточно 20 сантиметров. Также нужно помнить, что если использовать только такой источник света, то это может быть не слишком приятно для глаз, которые периодически будут перестраиваться с яркой области на темную.

Рассеянный свет

Это противоположность предыдущего типа, как понятно из названия, световой поток в данном случае равномерно рассеивается по окружающему пространству. Это любые лампы, которые имеют светящуюся поверхность большой площади. При расчете обычно учитывают площадь помещения и подбирают подходящие по мощности светового потока лампы. Строгих правил по их установке нет, лампы рассеянного света можно устанавливать на любой высоте.

Отраженный

В последнее время набирает популярность, в том числе и в домах. Суть в том, что в подобных светильника устанавливают отражатели, которые собственно отражают свет, после чего он рассеивается по комнате. Цена на такие светильники выше, зато такой свет самый приятный для глаз, от него мало теней. С помощью отраженного светового потока можно разделять помещение на зоны, дизайнеры часто используют подобный прием. Минус в том, что слишком яркий свет, который может быть необходим для выполнения мелких работ, такие светильники не дают.

Принцип действия ламп и световой поток

Различные типы ламп обеспечивают разный световой поток, при этом потребление энергии может быть одинаковым (или наоборот). К примеру, усредненная лампа накаливания мощностью 100 Вт даст световой поток около 1200 Лм, а для галогенной лампы со световым потоком 1200 лм потребуется только 35 Вт, ну а светодиодные и того меньше. То есть, все лампы различаются по экономической эффективности и коэффициенту полезного действия, это стоит учитывать. С другой стороны, мир полностью не перешел на самые эффективные лампы просто потому, что и другие, устаревшие и менее эффективные типы, все равно нужны для конкретных задач.

Но не только это стоит учитывать при выборе, конфигурация самого светильника, люстры или помещения, также влияет на световой поток. Это относится и к цвету материала, ведь одни отражают свет очень хорошо (белый), а другие наоборот, плохо (черный). По этой причине, как мы писали в начале статьи, пытаться высчитать световой поток прямо совсем точно особого смысла не имеет, проще иметь небольшой запас. Рассчитывают его исходя из параметров и конфигурации помещения и подбирают лампы с таким суммарным световым потоком, чтобы он соответствовал норме или пожеланиям владельца.

Напомним, это актуально для тех помещений, которые должны соответствовать нормам по законам (нормативам), тогда как с собственным жилым помещением можно поступать так, как вам захочется. Но это не значит, что стоит нарушать общепринятые правила. Например, для комфортного чтения нужно 300 Лм и выше, если световой поток будет меньше, то это негативно скажется на ваших глазах. А для освещения комнаты обычно берут значение в 200 Лм на один квадратный метр, но опять же, все зависит от ее конфигурации, зон и т.д.

Измерение световых величин может производиться непосредственно с помощью глаза (визуальные методы) или с помощью фотоэлемента, или термостолбика (объективные методы). Приборы, служащие для измерения световых величин, называются фотометрами.

Визуальные методы основаны на свойстве глаза, очень хорошо устанавливать равенство яркостей двух смежных поверхностей. В то же время с помощью глаза очень трудно оценить, во сколько раз яркость одной поверхности больше яркости второй. Поэтому во всех визуальных фотометрах роль глаза сводится к установлению равенства яркостей двух смежных площадок, освещаемых сравниваемыми источниками.

Так как сравниваемые поверхности делаются диффузно отражающим, то равенство их яркостей соответствует, сказанному в предыдущем параграфе, равенству освещенностей. Освещенность площадки, на которую падает свет от более сильного источника, ослабляется тем или иным способом в известное число раз. Установив равенство освещенностей обеих площадок, и зная, во сколько раз ослаблен свет одного из источников, мы можем количественно сравнить силы света обоих источников. Таким образом, во всяком фотометре должны быть два смежных световых поля, одно из которых освещено только одним источником, второе — только другим. Вид сравниваемых полей может быть различен. В большинстве случаев они имеют форму двух смежных полукругов (рис. 164, а) или двух концентрических кругов (рис. 164, б). Оба сравниваемых поля должны освещаться каждое своим источником под одним и тем же углом; глаз наблюдателя также должен рассматривать оба поля под одинаковыми углами зрения.

Рис. 164. Вид сравниваемых полей в фотометре

На рис. 165 показано устройство одного из простейших фотометров. Свет от сравниваемых источников

 и

 падает на белые грани призмы

, помещенной внутри зачерненной трубки. Глаз наблюдателя рассматривает призму по направлению

.

Рис. 165. Устройство простейшего фотометра

Простой фотометр был предложен Робертом Бунзеном (1811-1899). В этом фотометре световое поле представляет собой экран из белой бумаг, в середине которого небольшая часть поверхности промаслена и благодаря этому просвечивает. Масляное пятно должно иметь резкие края. Два источника света помещаются по обе стороны экрана и путем ослабления одного из них добиваются, чтобы масляное пятно и остальная часть экрана сделались одинаково яркими. На этом принципе «просвечивающего участка» построены многие более совершенные фотометры.

Для того чтобы получить одинаковую освещенность обеих площадок фотометра, наиболее простым средством является изменение расстояний сравниваемых источников от фотометра при условии применимости закона обратных квадратов (см. § 71). Как мы знаем, освещенность площадки пропорциональна силе света источника и обратно пропорциональна квадрату его расстояния от площадки. Если освещенности обеих площадок фотометра одинаковы, то

,

где

 и

 — силы света, а

 — расстояния от источников до фотометра. Измерив

 и

, мы можем сказать, во сколько раз сила света одного источника больше или меньше силы света другого. Этот способ имеет тот недостаток, что варьировать расстояния

 и

 практически можно лишь в не очень высоких пределах.

Другой способ ослабления светового потока от одного из источников состоит в том, что на пути его вводится поглощающее тело, представляющее собой два скользящих друг относительно друга клина, сделанных из материала, поглощающего свет (рис. 166). Передвигая их, мы изменяем толщину поглощающего слоя и тем самым, изменяя степень поглощения светового потока. Предварительно производится градуирование ослабителя: устанавливается, насколько меняется поглощение при смещении клина на определенное расстояние.

Рис. 166. Устройство для ослабления светового потока, обеспечивающее прохождение лучей без отклонения

Существуют фотометры, приспособленные для непосредственного измерения освещенности; такие фотометры называются люксметрами.

В фотометрах воспринимающим свет устройством является фотоэлемент. Под действием света фотоэлемент дает электрический ток тем больший, чем больше освещенность фотоэлемента, конечно, при условии, что вся поверхность фотоэлемента равномерно освещена. Таким образом, измерение освещенности с помощью объективного фотометра сводится к измерению тока, протекающего через гальванометр, соединенный с фотоэлементом (подробнее см. § 181).

На рис. 167 представлен схематически люксметр. Он состоит из фотоэлемента 1 соединенного с помощью шнура с гальванометром 2. Шкала гальванометра градуирована непосредственно в люксах. Для измерения освещенности с помощью этого прибора достаточно положить фотоэлемент на поверхность, освещенность которой хотят определить, и сделать отсчет по шкале. Фотоэлектрические люксметры очень удобны в работе и позволяют быстро и без утомления проводить измерения.

Рис. 167. Люксметр: 1 — фотоэлемент, 2 — гальванометр со шкалой, градуированной в люксах

Нередко фотоэлемент и гальванометр заключают в общий футляр. Подобные люксметры применяются фотолюбителями для определения освещенности фотографируемого объекта и, следовательно, для правильного выбора времени экспозиции; их называют поэтому экспонометрами (рис. 168). Шкала гальванометра экспонометра, проградуированная в продолжительностях экспозиции, нанесена на полуокружности вращающегося кольца 3. На секторе 4, вращающемся вместе с кольцом 3, нанесены деления, соответствующие чувствительности применяемых фотоматериалов. Указатель 5 устанавливается на деление неподвижной шкалы 6, соответствующее диаметру применяемой при съемке диафрагмы; затем кольцо 3 вращается до совпадения с указателем 5 нужного деления на секторе 6. Тогда стрелка гальванометра указывает экспозицию, нужную для съемки с выбранной диафрагмой при данных фотоматериалах.

Рис. 168. Экспонометр: 1 — фотоэлемент, 2 — гальванометр, 3 — шкала времени экспозиции, 4 — шкала чувствительности фотоматериалов, 5 – указатель, 6 — шкала диаметра диафрагмы

1.
Во сколько раз мощность синего излучения

 должна быть больше мощности зелено-желтого (максимум чувствительности глаза) чтобы зрительно ощущение было одинаково?

2.
При больших размерах источника для расчета освещенности нельзя пользоваться законом обратных квадратов. Однако мы поможем мысленно разбить всю поверхность большого источника на столь малые участки, чтобы для каждого из них закон обратных квадратов был применим. Почему же этот прием расчета освещенности неприменим для всего источника в целом?

3.
В тексте указано, что параллельный пучок не может быть реализован на опыте. Что мы имеем в виду, когда говорим, что основным свойством линзы считается получение с ее помощью параллельного пучка, если источник расположен в фокусе линзы?

4.
Какой световой поток падает на поверхность, площадь которой

, в ясный солнечный полдень, когда освещенность достигает

?

5.
На поверхность, площадь которой

, падает световой поток, равный

. Найдите освещенность этой поверхности.

6.
Сила света точечного источника равна

. Найдите полный световой поток, испускаемый этим источником, и освещенность поверхности, перпендикулярной к направлению лучей, находящейся на расстоянии

 от источника.

7.
В известном романе А. Толстого «Гиперболоид инженера Гарина» описан прибор огромной разрушающей силы, основанный на концентрации световой энергии в весьма узком (параллельном) световом пучке (схема прибора дана на рис. 169). Рассмотрите действие прибора и объясните, почему он не может дать тот эффект, который приписывает ему автор?

Рис. 169. Схема «гиперболоида»: 1 — собирающее гиперболическое зеркало, 2 — отражающий гиперболоид, 3 — параллельный пучок лучей

8.
Какова яркость поверхности, коэффициент отражения которой равен

, если ее освещенность равна

?

9.
Найдите яркость источника, который с

 своей поверхности испускает внутрь телесного угла

 световой поток, равный

.

10.
Определите освещенность середины и края круглого стола, диаметр которого равен

, если освещение создается лампой, висящей на высоте

 над серединой стола. Сила света лампы равна

.

11.
На матовое стекло падает световой поток, равный

. При этом отражается световой поток, равный

. Найдите коэффициенты отражения и пропускания, а также поглощенный и прошедший световые потоки, если коэффициент поглощения стекла равен

.

12.
На хромированную отражающую поверхность падает световой поток, равный

. Найдите отраженный и поглощенный световые потоки, если коэффициент отражения хрома равен

.

13.
На лист белой бумаги, площадь которого равна

, падает световой поток

. Коэффициент отражения бумаги равен

. Определите освещенность и яркость этого листа.

14.
Определите яркость снежного покрова под солнечными лучами, создающими на нем освещенность

. Коэффициент отражения снега равен

.

15.
Яркость Солнца равна

, диаметр равен

. Найдите силу света Солнца, наблюдаемую с Земли, и освещенность земного экрана, перпендикулярного к солнечным лучам. (Расстояние от Земли до Солнца принять равным

).

16.
Определите осевую яркость кратера электрической дуги, если, сила света его по оси равна

, а диаметр равен

.

17.
Сила света эталонной лампы равна

. Расстояние от эталонной лампы до экрана фотометра при одинаковой яркости полей сравнения равно

. Расстояние от испытуемой лампы экрана равно

. Найдите силу света испытуемой лампы.