ในทางกลับกันหน่วยแสงสว่างขึ้นอยู่กับเทียนมาตรฐาน
แผนภาพแสดงแนวคิดเกี่ยวกับการจัดแสงพื้นฐาน หน่วยของการส่องสว่างคือลักซ์ (lx) - การส่องสว่างของพื้นผิว 1 m2 ซึ่งมีการกระจายฟลักซ์การส่องสว่าง 1 lm อย่างเท่าเทียมกัน
หน่วยความสว่างเรียกว่าลักซ์
หน่วยของการส่องสว่าง (เชิงปฏิบัติ) ลักซ์ (1x) คือความหนาแน่นของพื้นผิวของฟลักซ์แสงหนึ่งลูเมน กระจายอย่างสม่ำเสมอทั่วพื้นที่หนึ่งตารางเมตร
Lux คือปริมาณแสงที่เกิดจากแสงหนึ่งลูเมนบนพื้นที่หนึ่งตารางเมตร
หน่วยของการส่องสว่างในระบบ CGS เรียกว่า phot (phot) และเท่ากับการส่องสว่างของพื้นผิวที่มีพื้นที่ 1 cm2 ซึ่งฟลักซ์การส่องสว่างตก 1 lm หน่วยความส่องสว่างเรียกว่า radfot
หน่วยของความสว่าง เมื่อนำเซนติเมตรมาเป็นหน่วยของความยาว จะเท่ากับ 1 ลูเมนต่อตารางเซนติเมตร
หน่วยของการส่องสว่างคือลักซ์ (lx) - การส่องสว่างของพื้นผิว 1 m2 ซึ่งมีการกระจายฟลักซ์การส่องสว่าง 1 li อย่างสม่ำเสมอ
หน่วยของการส่องสว่างคือ SI lux (lx) - การส่องสว่างของพื้นผิวสำหรับแต่ละตารางเมตรซึ่งมีฟลักซ์การส่องสว่างหนึ่งลูเมนตกลงมา ในระบบ SGSL หน่วยของความสว่าง ph (f) คือการส่องสว่างของพื้นผิว ต่อตารางเซนติเมตรที่ฟลักซ์ของหนึ่งลูเมนตกลงมา
หน่วยของการส่องสว่างคือความหนาแน่นของฟลักซ์การส่องสว่าง 1 ลูเมน หนึ่งลักซ์มีค่าเท่ากับการส่องสว่างของพื้นที่ 1 m2 เมื่อฟลักซ์การส่องสว่าง 1 ลูเมนตกลงบนนั้นหรือซึ่งเหมือนกันแทนการส่องสว่างของพื้นที่ปกติซึ่งอยู่ห่างจากจุดเล็ก ๆ 1 ม. แหล่งที่มีความเข้มการส่องสว่างของเทียน 1 เล่ม
หน่วยของการส่องสว่าง - ลักซ์ (lx) ถือเป็นการส่องสว่างที่สร้างขึ้นโดยฟลักซ์การส่องสว่าง 1 ลูเมน ซึ่งกระจายอย่างสม่ำเสมอบนพื้นผิวที่มีพื้นที่เท่ากับหนึ่งตารางเมตร
หน่วยของการส่องสว่างคือ ลักซ์ (lx) เท่ากับปริมาณของฟลักซ์การส่องสว่างต่อตารางเมตรของพื้นผิวที่ส่องสว่าง
หน่วยของการส่องสว่างคือลักซ์ (l / s) เท่ากับปริมาณฟลักซ์แสงต่อตารางเมตรของพื้นผิวที่ส่องสว่าง
ไฟส่องสว่าง (ในลักซ์ในบางกรณี
หน่วยของการส่องสว่างคือการส่องสว่างของพื้นผิวดังกล่าวบนพื้นที่ 1 m2 ซึ่งฟลักซ์การส่องสว่าง 1 lm ตกลงมาอย่างเท่าเทียมกันทั่วทั้งพื้นที่ ให้ความสว่าง 1 ลักซ์บนพื้นผิวของทรงกลมที่มีรัศมี 1 ม. หากแหล่งกำเนิดของจุดถูกวางไว้ที่กึ่งกลางของทรงกลม ความเข้มของการส่องสว่างจะเท่ากับ 1 cd
Lux (lx) ถูกนำมาเป็นหน่วยของการส่องสว่างเช่น การส่องสว่างของพื้นผิว 1 m2 ซึ่งฟลักซ์การส่องสว่างที่กระจายอย่างสม่ำเสมอ 1 lm ตกลงมา
ลักซ์ ย่อว่า ลักซ์ เป็นหน่วยของการส่องสว่าง
โครงการกำหนดสัมประสิทธิ์ของแสงธรรมชาติที่เกิดจากแสงโดยตรงและแสงสะท้อน ลักซ์ (lx) ถูกใช้เป็นหน่วยของการส่องสว่าง เมื่อฟลักซ์การส่องสว่าง 1 ลูเมนถูกกระจายอย่างสม่ำเสมอบนพื้นผิว 1 ตร.ม.
หน่วยของการส่องสว่างคือลักซ์ ในกรณีนี้ พื้นที่ที่ส่องสว่างเป็นปกติของรังสีตกกระทบ
หน่วยของการส่องสว่างคือลักซ์
คริสตัลไดโอดเปล่งแสงเซมิคอนดักเตอร์| ลักษณะของไดโอดเปล่งแสง หน่วยของการส่องสว่างคือลักซ์ ความส่องสว่าง 1 ลักซ์มีพื้นผิว บน 1 m2 ซึ่งมีฟลักซ์การส่องสว่าง 1 ลูเมนตก
หน่วยของการส่องสว่างคือการส่องสว่างของพื้นผิวดังกล่าวบนพื้นที่ 1 m2 ซึ่งฟลักซ์การส่องสว่าง 1 lm ตกลงมาอย่างเท่าเทียมกันทั่วทั้งไซต์ ให้ความสว่าง 1 ลักซ์บนพื้นผิวของทรงกลมที่มีรัศมี 1 ม. หากวางแหล่งกำเนิดแสงในเทียนเล่มหนึ่งไว้ที่กึ่งกลางของทรงกลม
Lux (lx) ถูกใช้เป็นหน่วยของการส่องสว่าง เท่ากับการส่องสว่างของพื้นผิวที่มีพื้นที่ 1 ตร.ม. ซึ่งมีการกระจายฟลักซ์การส่องสว่างเท่ากับ 1 lm อย่างเท่าเทียมกัน
การส่องสว่าง (ใน lux ในบางกรณีทั่วไป หน่วยของการส่องสว่างคือการส่องสว่างของพื้นผิวดังกล่าว บนพื้นที่ 1 m2 ซึ่งฟลักซ์การส่องสว่าง 1 lm ตกลงมา กระจายอย่างสม่ำเสมอทั่วพื้นที่ การส่องสว่าง 1 ลักซ์ ได้มาบนพื้นผิวของ ทรงกลมที่มีรัศมี 1 ม. ถ้าแหล่งกำเนิดของจุดถูกวางไว้ที่กึ่งกลางของทรงกลม ซึ่งความเข้มของการส่องสว่างคือ 1 cd

หน่วยของการส่องสว่างคือการส่องสว่างของพื้นผิวดังกล่าวโดยที่ 1 มก. ซึ่งมีฟลักซ์การส่องสว่าง 1 ลูเมนตกกระจายอย่างสม่ำเสมอทั่วพื้นที่ ให้ความสว่าง 1 ลักซ์บนพื้นผิวของทรงกลมที่มีรัศมี 1 ม. หากวางแหล่งกำเนิดแสงในเทียนเล่มหนึ่งไว้ที่กึ่งกลางของทรงกลม
Lux (ลักซ์) ถูกใช้เป็นหน่วยของการส่องสว่าง เท่ากับการส่องสว่างของพื้นผิว 1 m2 ซึ่งมีการกระจายฟลักซ์การส่องสว่าง 1 lm อย่างเท่าเทียมกัน
Lux (lx) ถูกใช้เป็นหน่วยของการส่องสว่าง - การส่องสว่างที่สร้างขึ้นโดยฟลักซ์การส่องสว่างหนึ่งลูเมนบนพื้นที่หนึ่งตารางเมตร
เชิงเทียนเป็นหน่วยความสว่างที่ใช้ในอังกฤษและมีความสว่าง 1,076 ลักซ์
หน่วยความสว่างที่ยอมรับก่อนหน้านี้มีค่าเท่ากับ 1,005 ลักซ์ที่ใช้ในปัจจุบัน
ในฐานะหน่วยของการส่องสว่าง ลักซ์ (l / s) จะถูกถ่าย เท่ากับค่าของฟลักซ์การส่องสว่างต่อ 1 m2 ของพื้นผิวที่ส่องสว่าง
แหล่งกำเนิด S ส่องสว่างพื้นผิวด้วยรังสีตกกระทบ a - ปกติและ b - ที่มุม φ กับค่าปกติ N. บางครั้งความส่องสว่างจะถูกนำมาเป็นหน่วยของการส่องสว่างที่มากกว่า 10,000 เท่า
ใน SI ลักซ์ (lx) ถูกใช้เป็นหน่วยของการส่องสว่าง (จากภาษาละติน Lux เป็นการส่องสว่างของพื้นผิวดังกล่าว สำหรับแต่ละตารางเมตรซึ่งมีฟลักซ์การส่องสว่างหนึ่งลูเมนตกลงมาอย่างสม่ำเสมอ
เมื่อเลือกการส่องสว่าง (หน่วยของการส่องสว่างคือลักซ์) ขนาดของรายละเอียดต่างๆ จะถูกนำมาพิจารณาด้วย: ค่าสัมประสิทธิ์การสะท้อนของรายละเอียดและพื้นหลัง มาตรฐานการส่องสว่างสำหรับ เงื่อนไขต่างๆควบคุมโดยคณะกรรมการก่อสร้างแห่งสหภาพโซเวียต
ในสหรัฐอเมริกาและอังกฤษ หน่วยของการส่องสว่างคือเชิงเทียน - (ic) ซึ่งกำหนดโดยความหนาแน่นของฟลักซ์การส่องสว่างที่ 1 ลูเมนต่อ 1 ตารางฟุต 1 fc 10 76 ลักซ์ ในคู่มือบางเล่ม คุณสามารถค้นหาค่า ph เป็นหน่วยของการส่องสว่าง ซึ่งกำหนดโดยความหนาแน่นของฟลักซ์การส่องสว่างที่ 1 ลูเมนต่อ 1 cm2, 1 f 104 ลักซ์
หน่วยความส่องสว่างที่ใช้ในสหรัฐอเมริกาและอังกฤษ เมื่อนำหน่วยความยาวเป็นฟุต
Lux (lx) - หน่วยของการส่องสว่างเมื่อฟลักซ์การส่องสว่างของหนึ่งลูเมนตกลงมาที่ 1 lR อย่างสม่ำเสมอ
เพื่อให้เห็นภาพของหน่วยการส่องสว่าง เราสังเกตว่าการส่องสว่างที่เกิดจากแสงแดดโดยตรงนั้นอยู่ที่ 105 ลักซ์ การส่องสว่างที่จำเป็นสำหรับการอ่านคือประมาณ 40 ลักซ์ และการส่องสว่างที่เกิดจากพระจันทร์เต็มดวงจะอยู่ที่ประมาณ 0 2 ลักซ์
ในทางปฏิบัติ ลักซ์ (lx) มักใช้เป็นหน่วยของการส่องสว่าง เท่ากับการส่องสว่างของพื้นที่ 1 ตร.ม. เมื่อฟลักซ์การส่องสว่าง 1 ลูเมนตกกระทบ หรือซึ่งเหมือนกันแทนการส่องสว่าง ของพื้นที่ปกติซึ่งอยู่ห่างจากแหล่งกำเนิดแสงขนาดเล็ก 1 ม. ด้วยแสงแรงในเทียน 1 เล่ม

หน่วยของแสงเหมือนกับหน่วยความสว่าง แต่เรียกว่า ราดลักซ์
โพธิ์ (ph, โพธิ์) - หน่วยแสงสว่างในระบบ CGS; 1 ph 1 cd-sr / cm2104 lx.
เป็นที่น่าสังเกตว่าเทียนทำมาจากอสุจิซึ่งทำหน้าที่เป็นหน่วยแสงสว่าง ดังนั้นในอังกฤษเทียนที่มีน้ำหนัก 75 6 กรัมจึงถือเป็นมาตรฐานซึ่งอสุจิ 7 77 กรัมเผาผลาญต่อชั่วโมง
อุปกรณ์พกพาสำหรับวัดการส่องสว่างด้วยโฟโตเซลล์วาล์วและไมโครมิเตอร์ ซึ่งปรับเทียบในหน่วยความสว่าง เป็นอุปกรณ์พื้นฐานจริงของอุปกรณ์ทั้งหมดที่ใช้ในการวัดแสง เครื่องมือดังกล่าวสะดวกมากและเหมาะสำหรับการวัดที่ก่อนหน้านี้สามารถทำได้โดยใช้เครื่องมือบางอย่างตามหลักการเปรียบเทียบเท่านั้น ในอุปกรณ์เหล่านี้ จำเป็นต้องได้รับแสงสว่างเท่ากันของพื้นผิวทั้งสอง และผลสุดท้ายของการวัดจะขึ้นอยู่กับลักษณะเฉพาะของการมองเห็นของผู้ที่ทำการวัด
สามารถวัดความส่องสว่างได้โดยการเปรียบเทียบกับการส่องสว่างที่รู้จักโดยใช้โฟโตมิเตอร์แบบต่างๆ รวมถึงลักซ์มิเตอร์ ซึ่งเป็นการรวมกันของเครื่องรับโฟโตอิเล็กทริกและอุปกรณ์วัดทางไฟฟ้าที่ติดอยู่กับโฟโตมิเตอร์ ซึ่งจะต้องสอบเทียบในหน่วยของความสว่างก่อน
การส่องสว่าง (E) - ความหนาแน่นพื้นผิวของฟลักซ์แสงที่ตกกระทบบนพื้นผิว - เท่ากับอัตราส่วนของฟลักซ์แสงที่ตกกระทบบนองค์ประกอบพื้นผิวต่อพื้นที่ของพื้นผิวที่ส่องสว่าง หน่วยของการส่องสว่างคือ ลักซ์ (lx) - การส่องสว่างของพื้นผิว 1 ตารางเมตรโดยมีฟลักซ์การส่องสว่างตกกระทบบนรังสีของมัน (เท่ากับ 1 ลูเมน

1. ฟลักซ์ส่องสว่าง

ฟลักซ์ส่องสว่าง - พลังของพลังงานการแผ่รังสีซึ่งประเมินโดยความรู้สึกของแสงที่เกิดจากมันพลังงานรังสีถูกกำหนดโดยจำนวนควอนตัมที่ปล่อยโดยตัวปล่อยสู่อวกาศ พลังงานรังสี (พลังงานรังสี) วัดเป็นจูล ปริมาณพลังงานที่แผ่ออกมาต่อหน่วยเวลาเรียกว่า ฟลักซ์การแผ่รังสี หรือ ฟลักซ์การแผ่รังสี ฟลักซ์การแผ่รังสีมีหน่วยเป็นวัตต์ ฟลักซ์การส่องสว่างแสดง Fe

โดยที่: Qe - พลังงานรังสี

ฟลักซ์การแผ่รังสีมีลักษณะเฉพาะโดยการกระจายพลังงานในเวลาและพื้นที่

ในกรณีส่วนใหญ่เมื่อพูดถึงการกระจายของฟลักซ์การแผ่รังสีในเวลา พวกเขาไม่ได้คำนึงถึงธรรมชาติของควอนตัมของการปรากฏตัวของรังสี แต่เข้าใจว่านี่เป็นฟังก์ชันที่ทำให้การเปลี่ยนแปลงในเวลาของค่าทันที ของฟลักซ์การแผ่รังสี Ф(t) สิ่งนี้เป็นที่ยอมรับได้เนื่องจากจำนวนของโฟตอนที่ปล่อยออกมาจากแหล่งกำเนิดต่อหน่วยเวลานั้นสูงมาก

ตามการกระจายสเปกตรัมของฟลักซ์การแผ่รังสี แหล่งที่มาแบ่งออกเป็นสามประเภท: ด้วยเส้นสเปกตรัมและสเปกตรัมต่อเนื่อง ฟลักซ์การแผ่รังสีของแหล่งกำเนิดที่มีสเปกตรัมของเส้นประกอบด้วยฟลักซ์แบบเอกรงค์ของแต่ละเส้น:

ที่ไหน: Фλ - ฟลักซ์การแผ่รังสีเอกรงค์; Fe - ฟลักซ์การแผ่รังสี

สำหรับแหล่งกำเนิดที่มีแถบสเปกตรัม การแผ่รังสีจะเกิดขึ้นภายในส่วนที่ค่อนข้างกว้างของสเปกตรัม - แถบที่แยกออกจากกันโดยช่องว่างสีเข้ม เพื่อกำหนดลักษณะการกระจายสเปกตรัมของฟลักซ์การแผ่รังสีด้วยสเปกตรัมต่อเนื่องและแถบสเปกตรัม ปริมาณที่เรียกว่า ความหนาแน่นสเปกตรัมของฟลักซ์การแผ่รังสี

โดยที่ λ คือความยาวคลื่น

ความหนาแน่นสเปกตรัมของฟลักซ์การแผ่รังสีเป็นลักษณะของการกระจายของฟลักซ์การแผ่รังสีเหนือสเปกตรัมและเท่ากับอัตราส่วนของฟลักซ์เบื้องต้น ΔFeλ ซึ่งสอดคล้องกับพื้นที่ขนาดเล็กอนันต์ ต่อความกว้างของพื้นที่นี้:

ความหนาแน่นสเปกตรัมของฟลักซ์การแผ่รังสีวัดเป็นหน่วยวัตต์ต่อนาโนเมตร

ในงานวิศวกรรมแสงสว่าง โดยที่ตัวรับรังสีหลักคือดวงตาของมนุษย์ เพื่อประเมิน การกระทำที่มีประสิทธิภาพฟลักซ์การแผ่รังสี แนวคิดของฟลักซ์การส่องสว่างถูกนำมาใช้ ฟลักซ์การส่องสว่างคือฟลักซ์ของการแผ่รังสีที่ประเมินโดยผลกระทบที่มีต่อดวงตา ความไวของสเปกตรัมสัมพัทธ์ซึ่งกำหนดโดยกราฟแสดงประสิทธิภาพสเปกตรัมโดยเฉลี่ยที่อนุมัติโดย CIE

ในเทคโนโลยีแสงสว่าง มีการใช้คำจำกัดความของฟลักซ์การส่องสว่างดังต่อไปนี้: ฟลักซ์การส่องสว่างคือพลังของพลังงานแสง หน่วยของฟลักซ์การส่องสว่างคือลูเมน (lm) 1lm สอดคล้อง ฟลักซ์ส่องสว่างที่ปล่อยออกมาในมุมทึบหนึ่งหน่วยโดยแหล่งกำเนิดไอโซโทรปิกแบบจุดที่มีความเข้มแสงเท่ากับ 1 แคนเดลา

ตารางที่ 1. ค่าแสงทั่วไปของแหล่งกำเนิดแสง:

ฟลักซ์การส่องสว่าง Ф ซึ่งตกลงบนร่างกาย กระจายออกเป็นสามองค์ประกอบ: สะท้อนโดยร่างกาย Фρ ดูดซับ Фα และ ถ่ายทอด Фτ เมื่อใช้สัมประสิทธิ์: การสะท้อน ρ = Фρ /Ф; การดูดซึม α =Фα /Ф; การส่งผ่าน τ =Фτ /Ф.

ตารางที่ 2. ลักษณะแสงของวัสดุและพื้นผิวบางชนิด

2. พลังแห่งแสง

การกระจายรังสีจากแหล่งกำเนิดจริงในพื้นที่โดยรอบไม่สม่ำเสมอ ดังนั้นฟลักซ์การส่องสว่างจะไม่เป็นคุณลักษณะที่ละเอียดถี่ถ้วนของแหล่งกำเนิด หากไม่ได้กำหนดการกระจายของรังสีไปในทิศทางต่างๆ ของพื้นที่โดยรอบพร้อมกัน

ในการกำหนดลักษณะการกระจายของฟลักซ์แสง จะใช้แนวคิดเรื่องความหนาแน่นเชิงพื้นที่ของฟลักซ์แสงในทิศทางต่างๆ ของพื้นที่โดยรอบ ความหนาแน่นเชิงพื้นที่ของฟลักซ์การส่องสว่างซึ่งกำหนดโดยอัตราส่วนของฟลักซ์การส่องสว่างต่อมุมทึบกับจุดยอดที่จุดตำแหน่งต้นทาง ซึ่งภายในซึ่งฟลักซ์นี้กระจายอย่างสม่ำเสมอเรียกว่าความเข้มของการส่องสว่าง:

ที่ไหน: Ф - ฟลักซ์ส่องสว่าง; ω - มุมทึบ

หน่วยของความเข้มของการส่องสว่างคือแคนเดลา 1 ซีดี

นี่คือความเข้มของแสงที่ปล่อยออกมาในทิศทางตั้งฉากโดยองค์ประกอบพื้นผิวสีดำที่มีพื้นที่ 1:600,000 m2 ที่อุณหภูมิการแข็งตัวของแพลตตินัม
หน่วยของความเข้มของการส่องสว่างคือแคนเดลา cd เป็นหนึ่งในหน่วยพื้นฐานในระบบ SI และสอดคล้องกับฟลักซ์การส่องสว่าง 1 ลูเมน ซึ่งกระจายอย่างสม่ำเสมอภายในมุมทึบ 1 สเตอเรเดียน (cf.) มุมทึบเป็นส่วนหนึ่งของพื้นที่ภายในพื้นผิวทรงกรวย มุมทึบω ถูกวัดโดยอัตราส่วนของพื้นที่ที่เขาตัดออกจากทรงกลมรัศมีตามอำเภอใจถึงกำลังสองของส่วนหลัง

3. การส่องสว่าง

ความส่องสว่างคือปริมาณของแสงหรือฟลักซ์การส่องสว่างที่ตกกระทบบนพื้นที่หนึ่งหน่วยของพื้นผิว มันเขียนแทนด้วยตัวอักษร E และวัดเป็น lux (lx)

หน่วยของความสว่างคือลักซ์ ส่วนลักซ์มีมิติของลูเมนต่อตารางเมตร (lm/m2)

ความส่องสว่างสามารถกำหนดเป็นความหนาแน่นของฟลักซ์แสงบนพื้นผิวที่ส่องสว่างได้:

การส่องสว่างไม่ได้ขึ้นอยู่กับทิศทางการแพร่กระจายของฟลักซ์แสงสู่พื้นผิว

ต่อไปนี้คือตัวบ่งชี้ทั่วไปของการส่องสว่าง:

ฤดูร้อน หนึ่งวันภายใต้ท้องฟ้าไร้เมฆ - 100,000 ลักซ์

ไฟถนน- 5-30 ลักซ์

พระจันทร์เต็มดวงในคืนที่อากาศแจ่มใส - 0.25 lux

4. ความสัมพันธ์ระหว่างความเข้มของการส่องสว่าง (I) กับการส่องสว่าง (E)

กฎกำลังสองผกผัน

ความส่องสว่างที่จุดใดจุดหนึ่งบนพื้นผิวในแนวตั้งฉากกับทิศทางของการแพร่กระจายของแสงถูกกำหนดให้เป็นอัตราส่วนของความเข้มของการส่องสว่างต่อกำลังสองของระยะทางจากจุดนั้นไปยังแหล่งกำเนิดแสง ถ้าเราหาระยะนี้เป็น d แล้วอัตราส่วนนี้สามารถแสดงได้โดยสูตรต่อไปนี้:

ตัวอย่างเช่น หากแหล่งกำเนิดแสงปล่อยแสง 1200 cd ในทิศทางตั้งฉากกับพื้นผิวที่ระยะห่าง 3 เมตรจากพื้นผิวนี้ การส่องสว่าง (Ep) ที่จุดที่แสงมาถึงพื้นผิวจะเป็น 1200/32 = 133 ลักซ์ หากพื้นผิวอยู่ห่างจากแหล่งกำเนิดแสง 6 เมตร ความสว่างจะเป็น 1200/62= 33 ลักซ์ ความสัมพันธ์นี้เรียกว่า "กฎกำลังสองผกผัน".

การส่องสว่างที่จุดใดจุดหนึ่งบนพื้นผิวที่ไม่ตั้งฉากกับทิศทางการแพร่กระจายของแสงเท่ากับความเข้มของแสงในทิศทางของจุดวัดที่หารด้วยกำลังสองของระยะห่างระหว่างแหล่งกำเนิดแสงกับจุดบนระนาบคูณด้วย โคไซน์ของมุม γ (γ คือมุมที่เกิดจากทิศทางการตกกระทบของแสงและตั้งฉากกับระนาบนี้)

เพราะเหตุนี้:

นี่คือกฎโคไซน์ (รูปที่ 1)

ข้าว. 1. ต่อกฎโคไซน์

ในการคำนวณความสว่างในแนวนอน แนะนำให้เปลี่ยนสูตรสุดท้าย โดยแทนที่ระยะห่าง d ระหว่างแหล่งกำเนิดแสงกับจุดวัดด้วยความสูง h จากแหล่งกำเนิดแสงไปยังพื้นผิว

รูปที่ 2:

แล้ว:

เราได้รับ:

สูตรนี้คำนวณการส่องสว่างในแนวนอนที่จุดวัด

ข้าว. 2. ไฟส่องสว่างในแนวนอน

6. ไฟส่องสว่างในแนวตั้ง

การส่องสว่างของจุดเดียวกัน P ในระนาบแนวตั้งที่มุ่งไปยังแหล่งกำเนิดแสงสามารถแสดงเป็นฟังก์ชันของความสูง (h) ของแหล่งกำเนิดแสงและมุมตกกระทบ (γ) ของความเข้มแสง (I) (รูปที่ 3) .

ความส่องสว่าง

สำหรับพื้นผิวที่มีขนาดจำกัด:

ความส่องสว่างคือความหนาแน่นของฟลักซ์แสงที่ปล่อยออกมาจากพื้นผิวที่ส่องสว่าง หน่วยความส่องสว่างคือลูเมนต่อตารางเมตรของพื้นผิวการส่องสว่าง ซึ่งสอดคล้องกับพื้นผิว 1 ตร.ม. ซึ่งปล่อยฟลักซ์การส่องสว่าง 1 ลูเมนอย่างสม่ำเสมอ ในกรณีของการแผ่รังสีทั่วไป แนวคิดเรื่องความส่องสว่างของพลังงานของร่างกายที่แผ่รังสี (Me) ถูกนำมาใช้

หน่วยความส่องสว่างของพลังงานคือ W/m2

ความส่องสว่างในกรณีนี้สามารถแสดงได้ในแง่ของความหนาแน่นสเปกตรัมของความส่องสว่างของพลังงานของวัตถุที่แผ่รังสี Meλ(λ)

สำหรับการประเมินเปรียบเทียบ เรานำความส่องสว่างของพลังงานมาสู่ความส่องสว่างของพื้นผิวบางส่วน:

ผิวดวงอาทิตย์ - Me=6 107 W/m2;

หลอดไส้ - Me=2 105 W/m2;

พื้นผิวของดวงอาทิตย์ที่จุดสุดยอด - М=3.1 109 lm/m2;

หลอดไฟของหลอดฟลูออเรสเซนต์ - M=22 103 lm/m2.

นี่คือความเข้มของแสงที่ปล่อยออกมาจากพื้นที่ผิวหนึ่งหน่วยในทิศทางใดทิศทางหนึ่ง หน่วยของความสว่างคือแคนเดลาต่อตารางเมตร (cd/m2)

พื้นผิวสามารถเปล่งแสงได้ เช่น พื้นผิวของโคมไฟ หรือสะท้อนแสงที่มาจากแหล่งอื่น เช่น พื้นผิวถนน

พื้นผิวที่มีคุณสมบัติสะท้อนแสงต่างกันพร้อมความสว่างเดียวกันจะมีระดับความสว่างต่างกัน

ความสว่างที่ปล่อยออกมาจากพื้นผิว dA ที่มุม Ф ต่อการฉายภาพของพื้นผิวนี้ เท่ากับอัตราส่วนของความเข้มของแสงที่ปล่อยออกมา ทิศทางนี้, การฉายภาพของพื้นผิวที่แผ่รังสี (รูปที่ 4)

ข้าว. 4. ความสว่าง

ทั้งความเข้มของการส่องสว่างและการฉายภาพของพื้นผิวที่เปล่งแสงไม่ได้ขึ้นอยู่กับระยะทาง ดังนั้นความสว่างจึงไม่ขึ้นกับระยะทาง

ตัวอย่างการใช้งานจริงบางส่วน:

ความสว่างของพื้นผิวดวงอาทิตย์ - 2000000000 cd / m2

ความสว่าง หลอดฟลูออเรสเซนต์- ตั้งแต่ 5,000 ถึง 15,000 cd/m2

ความสว่างของพื้นผิวพระจันทร์เต็มดวง - 2500 cd / m2

ไฟถนนประดิษฐ์ - 30 ลักซ์ 2 cd/m2

ในการประเมินพารามิเตอร์เชิงปริมาณและคุณภาพของแสง ได้มีการพัฒนาระบบพิเศษของปริมาณแสง

การวัดแสงหลักถือได้ว่าเป็นฟลักซ์การส่องสว่างซึ่งแสดงไว้ในวรรณคดีแสงด้วยตัวอักษร F อันที่จริงฟลักซ์การส่องสว่างคือพลังของการแผ่รังสีแสงซึ่งไม่ได้วัดในหน่วยวัตต์หรือแรงม้าปกติ แต่ในหน่วยพิเศษที่เรียกว่าลูเมน (ชื่อย่อในวรรณคดีทางเทคนิคของรัสเซีย - lm ในต่างประเทศ - lm)

ลูเมนคืออะไร? ลูเมนมีค่าเท่ากับ 1/683 ของแสงสีเดียว นั่นคือ การแผ่รังสีสีเดียวอย่างเคร่งครัดโดยมีความยาวคลื่น 555 นาโนเมตร ซึ่งสอดคล้องกับเส้นโค้งความไวแสงสูงสุดของดวงตา ในอดีตค่า 1/683 ปรากฏขึ้นเมื่อเทียนธรรมดาเป็นแหล่งกำเนิดแสงหลัก และการแผ่รังสีของแหล่งกำเนิดแสงไฟฟ้าเพียงแห่งเดียวที่ปรากฏนั้นถูกนำมาเปรียบเทียบกับแสงของเทียนดังกล่าว ในปัจจุบัน ค่านี้ (1/683) ได้รับการรับรองจากข้อตกลงระหว่างประเทศจำนวนมากและเป็นที่ยอมรับในทุกที่

ฟลักซ์การส่องสว่างจากแหล่งกำเนิดแสง - ไม่ว่าจะเป็นไม้ขีดธรรมดาหรือหลอดไฟฟ้าล้ำสมัย - ตามกฎแล้วจะกระจายอย่างเท่าเทียมกันในทุกทิศทาง อย่างไรก็ตาม ด้วยความช่วยเหลือของกระจกหรือเลนส์ แสงสามารถควบคุมทิศทางที่ต้องการได้ โดยมุ่งไปที่บางส่วนของพื้นที่ ส่วนหนึ่งหรือส่วนของพื้นที่มีลักษณะเป็นมุมทึบ แนวคิดของ "มุมทึบ" ไม่ได้เกี่ยวข้องโดยตรงกับแสง อย่างไรก็ตาม แนวคิดนี้ใช้ในงานวิศวกรรมระบบแสงสว่างอย่างกว้างขวางจนไม่สามารถอธิบายเงื่อนไขและปริมาณของแสงได้มากมายหากไม่มี

มุมทึบคืออัตราส่วนของพื้นที่ที่มุมนี้ตัดบนทรงกลมรัศมี R กับกำลังสองของรัศมีนี้ (ดูรูปที่ 3) ในวรรณคดีทางเทคนิค มุมทึบมักใช้ตัวอักษรกรีก co และวัดเป็นสเตอเรเดียน (ตัวย่อ sr):

เห็นได้ชัดว่าปริมาณ S และ R ต้องวัดในหน่วยเดียวกัน

หากฟลักซ์การส่องสว่าง Ф จากแหล่งกำเนิดแสงใดๆ กระจุกตัวอยู่ในมุมทึบ ω เราก็สามารถพูดถึงความเข้มของการส่องสว่างของแหล่งกำเนิดนี้เป็นความหนาแน่นเชิงมุมของฟลักซ์การส่องสว่างได้ ดังนั้น ความเข้มของการส่องสว่าง (แสดงด้วยตัวอักษร I) คืออัตราส่วนของฟลักซ์การส่องสว่างที่อยู่ในมุมทึบใดๆ ต่อค่าของมุมนี้:

หากแหล่งกำเนิดแสงส่องสว่างอย่างสม่ำเสมอทั่วทั้งพื้นที่ นั่นคือในมุมทึบที่ 4p (เนื่องจากพื้นที่ของทรงกลมคือ 4nR2) ความเข้มของการส่องสว่างของแหล่งกำเนิดดังกล่าวคือ F / 4p เช่น F / 12.56 ความเข้มของแสงวัดเป็นแคนเดลา (ชื่อย่อของรัสเซียคือ cd, ต่างประเทศ - cd) คำว่าแคนเดลาแปลเป็นภาษารัสเซียว่าเป็นเทียนและเป็นเทียนที่เรียกว่าหน่วยของความเข้มแสงในสหภาพโซเวียตจนถึงปี 2506 หนึ่งแคนเดลาคือความเข้มของการส่องสว่างของแหล่งกำเนิดซึ่งปล่อยฟลักซ์การส่องสว่าง 1 ลูเมนในมุมทึบ 1 วินาที เทียนสเตียรินธรรมดามีความเข้มการส่องสว่างใกล้เคียงกัน (จึงเป็นที่ชัดเจนว่าฟลักซ์การส่องสว่างของเทียนดังกล่าวจะอยู่ที่ประมาณ 12.56 ลูเมน)

ตามกฎแล้วจำเป็นต้องใช้แสงจากแหล่งกำเนิดใด ๆ เพื่อให้แสงสว่างในสถานที่ใดสถานที่หนึ่ง - เดสก์ท็อปหน้าต่างร้านค้าถนน ฯลฯ ในการอธิบายลักษณะการส่องสว่างของสถานที่เฉพาะจะมีการแนะนำปริมาณแสงอื่น - การส่องสว่าง การส่องสว่างคือปริมาณของฟลักซ์การส่องสว่างต่อหน่วยพื้นที่ของพื้นผิวที่ส่องสว่าง หากฟลักซ์การส่องสว่าง Ф ตกบนบางพื้นที่ S การส่องสว่างเฉลี่ยของพื้นที่นี้ (แสดงด้วยตัวอักษร E) จะเท่ากับ:

หน่วยวัดความสว่างเรียกว่า ลักซ์ (ตัวย่อในวรรณคดีรัสเซียคือ lx ในวรรณคดีต่างประเทศคือ /x) หนึ่งลักซ์คือการส่องสว่างที่ฟลักซ์การส่องสว่าง 1 ลูเมนตกบนพื้นที่ 1 ตารางเมตร:

1 lx \u003d 1 lm / 1 m2

ในการจินตนาการถึงค่านี้ สมมติว่าเทียนสเตียรินสร้างแสงประมาณ 1 ลักซ์บนระนาบตั้งฉากกับทิศทางของแสงจากระยะ 1 เมตร สำหรับการเปรียบเทียบ: การส่องสว่างจากพระจันทร์เต็มดวงบนพื้นผิวโลกในฤดูหนาวที่ละติจูดของมอสโกไม่เกิน 0.5 ลักซ์ การส่องสว่างโดยตรงจากดวงอาทิตย์ในช่วงบ่ายฤดูร้อนที่ละติจูดของมอสโกสามารถเข้าถึง 100,000 ลักซ์

สมมติว่าความสว่างบนเดสก์ท็อปคือ 100 ลักซ์ บนโต๊ะมีแผ่นกระดาษสีขาว แฟ้มสีดำบางชนิด หนังสือที่มีขอบสีเทา การส่องสว่างของวัตถุเหล่านี้เหมือนกัน
และตาเห็นว่าแผ่นกระดาษเบากว่าหนังสือและตัวหนังสือเบากว่าโฟลเดอร์ นั่นคือ ตาของเราประเมินความสว่างของวัตถุไม่ใช่จากการส่องสว่าง แต่ด้วยค่าอื่น "ค่าอื่น" นี้เรียกว่าความสว่าง ความสว่างของพื้นผิว S คืออัตราส่วนของความเข้มของแสงที่ฉันปล่อยออกมาจากพื้นผิวนี้ในทุกทิศทางไปยังพื้นที่ฉายภาพของพื้นผิวนี้บนระนาบที่ตั้งฉากกับทิศทางที่เลือก (รูปที่ 4) ดังที่คุณทราบ พื้นที่ฉายภาพของพื้นผิวเรียบใดๆ บนระนาบอื่น เท่ากับพื้นที่ของพื้นผิวนี้คูณด้วยโคไซน์ของมุมระหว่างระนาบ ในวรรณคดีทางเทคนิค ความสว่างแสดงด้วยตัวอักษร L:

แนวคิดของ "ความสว่าง"

L = I / S cos ก.

ในสูตรนี้ I คือความเข้มของการส่องสว่างของพื้นผิวในทิศทางที่แน่นอน (เช่น ระนาบของเดสก์ท็อปหรือวัตถุที่วางอยู่บนนั้น) S คือพื้นที่ของพื้นผิวนี้ a คือมุมระหว่างแนวตั้งฉากกับระนาบกับทิศทางที่เราต้องการทราบความสว่าง (เช่น แนวสายตา กล่าวคือ เส้นที่เชื่อมระหว่างดวงตากับพื้นผิวที่กำลังประเมิน)

หากมีหน่วยวัดพิเศษสำหรับฟลักซ์การส่องสว่าง ความเข้มของการส่องสว่างและการส่องสว่าง (ลูเมน แคนเดลา และลักซ์) จะไม่มีชื่อพิเศษสำหรับหน่วยวัดความสว่าง จริงในตำราเก่า (จนถึงปี 2506) เกี่ยวกับฟิสิกส์วิศวกรรมแสงเลนส์และวรรณกรรมทางเทคนิคอื่น ๆ มีหลายชื่อสำหรับหน่วยวัดความสว่าง: ในภาษารัสเซีย - nit และ stilb ในภาษาอังกฤษ - foot-lambert, apostilbe ฯลฯ . ระบบ SI สากลไม่ยอมรับหนึ่งในหน่วยเหล่านี้และไม่ได้สร้างชื่อพิเศษสำหรับหน่วยวัดความสว่างที่ยอมรับ

สำหรับหน่วยวัดความสว่าง ตอนนี้ในทุกประเทศยอมรับความสว่างของพื้นผิวเรียบ โดยปล่อยความเข้มแสง 1 cd จากหนึ่ง ตารางเมตรในทิศทางตั้งฉากกับพื้นผิวส่องสว่าง เช่น 1 cd/m2

อะไรกำหนดความสว่างของวัตถุ

ประการแรกแน่นอนเกี่ยวกับปริมาณแสงที่ตกกระทบพวกเขา แต่ในตัวอย่างข้างต้น แสงในปริมาณเท่ากันกระทบวัตถุทั้งหมดที่วางอยู่บนโต๊ะ ซึ่งหมายความว่าความสว่างยังขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของวัตถุด้วย กล่าวคือ ความสามารถในการสะท้อนแสงที่ตกกระทบ

ความสามารถของวัตถุในการสะท้อนแสงที่ตกกระทบบนวัตถุนั้นมีลักษณะเป็นค่าสัมประสิทธิ์การสะท้อนซึ่งมักจะแสดงด้วย gr
อักษรเช็ก r. ค่าสัมประสิทธิ์การสะท้อนคืออัตราส่วนของขนาดของฟลักซ์การส่องสว่างที่สะท้อนจากพื้นผิวต่อฟลักซ์การส่องสว่างที่ตกกระทบบนพื้นผิวนี้จากแหล่งกำเนิดแสงหรือหลอดไฟใดๆ:

p = สะท้อนภาพ / Fincident

ยิ่งแสงสะท้อนของวัตถุสูงเท่าไร วัตถุก็จะยิ่งสว่างขึ้นเท่านั้น ในตัวอย่างเดสก์ท็อปด้านบน การสะท้อนของแผ่นกระดาษจะสูงกว่าการผูกหนังสือ และการผูกนี้จะสูงกว่าของโฟลเดอร์

ค่าสัมประสิทธิ์การสะท้อนของวัสดุขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของวัสดุเองและธรรมชาติของการเคลือบพื้นผิว การสะท้อนสามารถมุ่งไปในทิศทางเดียวหรือกระจัดกระจายในมุมทึบบางมุมได้ นำกระดาษเขียนธรรมดาสีขาวหรือกระดาษวาดรูป จากด้านใดและมุมใดก็ตามที่เรามองไปที่แผ่นดังกล่าวดูเหมือนว่าเราจะสว่างเท่ากันนั่นคือความสว่างของแผ่นนั้นเท่ากันในทุกทิศทาง การสะท้อนดังกล่าวเรียกว่ากระจายหรือกระจัดกระจาย ดังนั้นพื้นผิวที่มีลักษณะสะท้อนแสงจึงเรียกว่ากระจาย ซึ่งรวมถึงกระดาษที่ไม่มันเงา ผ้าส่วนใหญ่ สีด้าน ปูนขาว พื้นผิวโลหะหยาบ และอื่นๆ

แต่ถ้าเราเริ่มขัดพื้นผิวโลหะที่ขรุขระ ธรรมชาติของการสะท้อนของมันจะเริ่มเปลี่ยนไป หากพื้นผิวได้รับการขัดเงาอย่างดี แสงทั้งหมดที่ตกกระทบก็จะสะท้อนไปในทิศทางเดียว ในกรณีนี้ มุมที่แสงตกกระทบจะเท่ากับมุมที่ตกกระทบบนพื้นผิวพอดี การสะท้อนดังกล่าวเรียกว่า specular และความเท่าเทียมกันของมุมตกกระทบและการสะท้อนของแสงเป็นหนึ่งในกฎพื้นฐานของวิศวกรรมแสง: วิธีการทั้งหมดในการคำนวณสปอตไลท์และหลอดไฟที่มีส่วนออปติคัลแบบกระจกเป็นไปตามกฎหมายนี้

นอกจากการสะท้อนแสงแบบพิเศษและแบบกระจายแล้ว ยังมีการกระจัดกระจายตามทิศทาง (เช่น จากพื้นผิวโลหะที่ขัดมันไม่ดี ผ้าไหม หรือกระดาษมัน) รวมทั้งแบบผสม (เช่น จากแก้วนม) ในรูป 5 (ดูหน้าถัดไป) แสดงตัวอย่างรูปแบบการสะท้อนที่แตกต่างกันของวัสดุ

เส้นโค้งที่แสดงลักษณะการกระจายเชิงมุมของสัมประสิทธิ์การสะท้อนเรียกว่าตัวบ่งชี้การสะท้อน

สำหรับพื้นผิวที่มีการสะท้อนแสงแบบกระจาย ความสว่างสัมพันธ์กับความส่องสว่างโดยความสัมพันธ์ง่ายๆ ดังนี้

Ldu

ความสว่างของพื้นผิวกระจกเท่ากับความสว่างของวัตถุที่สะท้อน (แหล่งกำเนิดแสง เพดาน ผนัง ฯลฯ) คูณด้วยค่าสัมประสิทธิ์การสะท้อน:

^ กระจกเงา \u003d p L ของวัตถุสะท้อนกลับ

ด้วยหนึ่งในคุณสมบัติเหล่านี้ - ค่าสัมประสิทธิ์การสะท้อน - เราได้พบแล้ว แต่โดยธรรมชาติแล้วไม่มีวัสดุสะท้อนแสงทั้งหมดที่ตกกระทบ นั่นคือวัสดุที่ p \u003d 1 เศษของแสงที่ไม่สะท้อนจากวัสดุนั้นโดยทั่วไปจะแบ่งออกเป็นสองส่วนเพิ่มเติม: ส่วนหนึ่งผ่านไป วัสดุอื่น ๆ ถูกดูดซึมในตัวเขา สัดส่วนของแสงที่ส่องผ่านวัสดุนั้นมีลักษณะโดยการส่งผ่าน (แสดงด้วยตัวอักษรกรีก t) และส่วนแบ่งที่ถูกดูดซับ - โดยสัมประสิทธิ์การดูดกลืน (แสดงโดย a):

t = Fpast / Ffalling.

a \u003d F pogo ออสช อี้ คือ. ปี/ฉ:

ดูดซึม/ล้ม.

อัตราส่วนระหว่างสัมประสิทธิ์ทั้งสามนี้ - การสะท้อนกลับ การดูดกลืน และการส่งผ่าน - อาจแตกต่างกันมาก แต่ในทุกกรณี โดยไม่มีข้อยกเว้น ผลรวมของสัมประสิทธิ์ทั้งสามจะเท่ากับหนึ่ง:

p + m + a = 1

ในธรรมชาติ ไม่มีวัสดุชนิดเดียวที่อย่างน้อยหนึ่งในสามของสัมประสิทธิ์เท่ากับ 1 หิมะที่ตกลงมาใหม่ (p ~ 1) แบเรียมซัลเฟตบริสุทธิ์ทางเคมีและแมกนีเซียมออกไซด์ (p = 0.96) มีการสะท้อนแสงแบบกระจายสูงสุด เงินขัดเงาบริสุทธิ์ (p = 0.92) และอลูมิเนียมแปรรูปพิเศษมีแสงสะท้อนสูงสุด (ตามข้อมูลโฆษณา อลูมิเนียมของแบรนด์ Miro ของบริษัท Alanod ของเยอรมันมี p = 0.95)

ค่าการส่งผ่านข้อมูลระบุไว้ในเอกสารอ้างอิงสำหรับความหนาของวัสดุ (ปกติคือ 1 ซม.) วัสดุที่โปร่งใสที่สุด ได้แก่ ควอตซ์บริสุทธิ์โดยเฉพาะ และพอลิเมทิลเมทาคริเลตบางเกรด (แก้วอินทรีย์) ซึ่งมีค่า p = 0.9/ซม.

สารสมมุติฐาน (ไม่มีอยู่จริง!) ที่มีค่าสัมประสิทธิ์การดูดกลืนเท่ากับ 1 เรียกว่า "วัตถุสีดำสนิท" - เราจะใช้แนวคิดนี้เมื่ออธิบายการทำงานของแหล่งกำเนิดแสงความร้อน

เช่นเดียวกับการสะท้อนแสง การส่งผ่านแสงสามารถกำหนดทิศทางได้ (สำหรับแก้วซิลิเกตหรือออร์แกนิก โพลีคาร์บอเนต โพลีสไตรีน ควอทซ์ ฯลฯ) กระจายหรือกระจาย (แก้วน้ำนม) กระจายทิศทาง (กระจกฝ้า) และผสม

วัสดุส่วนใหญ่สะท้อนแสง ส่ง หรือดูดซับแสงที่มีความยาวคลื่นต่างกัน กล่าวคือ สีต่างกัน เป็นคุณสมบัติของวัสดุที่กำหนดสีและสร้างสีสันของโลกรอบตัวเรา ในการอธิบายคุณสมบัติแสงของวัสดุอย่างเต็มที่ จำเป็นต้องรู้ไม่เพียงแต่ค่าสัมบูรณ์ของค่าสัมประสิทธิ์การสะท้อน การส่งผ่าน และค่าสัมประสิทธิ์การดูดกลืนเท่านั้น แต่ยังต้องทราบถึงการกระจายของค่าสัมประสิทธิ์เหล่านี้ในอวกาศ (ตัวบ่งชี้) และตามความยาวคลื่นด้วย การกระจายตัวของสัมประสิทธิ์ความยาวคลื่นเรียกว่าลักษณะสเปกตรัม (การสะท้อน การส่งผ่าน หรือการดูดกลืน)

สัมประสิทธิ์ที่มีชื่อทั้งสามเป็นค่าสัมพัทธ์ (ไม่มีมิติ) และวัดเป็นเศษส่วนของหน่วยหรือเป็นเปอร์เซ็นต์ (ในเศษส่วนเดียวกันคูณด้วย 100)