Aujourd'hui, nous vous dirons tout sur la formule d'éclairage pour les espaces ouverts et à l'intérieur, ainsi que l'amplitude du flux lumineux dans différentes circonstances.
Chandelle et rouet
Avant l'électrification généralisée, la source de lumière était le soleil, la lune, le feu et la bougie. Déjà au XVe siècle, les scientifiques étaient capables de créer un système de lentilles pour améliorer l'éclairage, mais la plupart des gens travaillaient et vivaient à la lueur des bougies.
Certains se sont sentis désolés de dépenser de l'argent pour des bougies en cire, ou cette façon de prolonger la journée n'était tout simplement pas disponible. Ensuite, ils ont utilisé des carburants alternatifs - huile, graisse animale, bois. Par exemple, les paysannes russes de la voie du milieu ont tissé du lin toute leur vie à la lumière d'une torche. Le lecteur peut demander: "Pourquoi cela devait-il être fait la nuit ?" Après tout, le coefficient de lumière naturelle pendant la journée est beaucoup plus élevé. Le fait est que pendant la journée, les paysannes avaient bien d'autres soucis. De plus, le processus de tissage est très minutieux et demande de la tranquillité d'esprit. Il était important pour les femmes que personne ne marche sur la toile, afin que les enfants ne confondent pas les fils et que les hommes ne soient pas distraits.
Mais avec une telle durée de vie il y a un danger: le flux lumineux (on formuledonner un peu plus bas) de la torche est très faible. Les yeux se sont tendus et les femmes ont rapidement perdu la vue.
Éclairage et apprentissage
Quand les élèves de première année vont à l'école le premier septembre, ils s'attendent à des miracles avec enthousiasme. Ils sont capturés par la règle, les fleurs, la belle forme. Ils s'intéressent à ce que sera leur professeur, avec qui ils seront assis au même bureau. Et une personne se souvient de ces sentiments pour le reste de sa vie.
Mais les adultes, lorsqu'ils envoient leurs enfants à l'école, devraient penser à des choses plus prosaïques que la joie ou la déception. Les parents et les enseignants sont préoccupés par le confort du bureau, la taille de la salle de classe, la qualité de la craie et la formule d'éclairage dans la salle. Ces indicateurs ont des normes pour les enfants de tous âges. Par conséquent, les écoliers devraient être reconnaissants que les gens aient réfléchi à l'avance non seulement au programme, mais aussi à l'aspect matériel de la question.
Éclairage et travail
Ce n'est pas pour rien que les écoles procèdent à des inspections dans lesquelles une formule de calcul de l'éclairage des salles de classe est appliquée. Les enfants de dix ou onze ans ne font que lire et écrire. Ensuite, ils font leurs devoirs le soir, encore une fois sans se séparer de stylos, cahiers et manuels. Après cela, les adolescents modernes s'en tiennent également à une variété d'écrans. En conséquence, toute la vie d'un écolier est associée à une charge sur la vision. Mais l'école n'est que le début de la vie. De plus, tous ces gens attendent une université et travaillent.
Chaque type de travail nécessite sa propre puissance lumineuse. La formule de calcul tient toujours compte du fait queune personne fait 8 heures par jour. Par exemple, un horloger ou un bijoutier doit tenir compte des moindres détails et nuances de couleurs. Par conséquent, le lieu de travail des personnes exerçant cette profession nécessite des lampes grandes et lumineuses. Un botaniste qui étudie les plantes de la forêt tropicale, au contraire, doit rester constamment dans le crépuscule. Les orchidées et les broméliacées sont habituées au fait que la couche supérieure des arbres prend presque toute la lumière du soleil.
Formule
Venir directement à la formule d'illumination. Son expression mathématique ressemble à ceci:
Eυ=dΦυ / dσ.
Regardons de plus près l'expression. Évidemment, Eυ est l'éclairement, alors Φυ est le flux lumineux, et σ est une petite unité de surface sur laquelle tombe le flux. On voit que E est une valeur entière. Cela signifie que de très petits segments et pièces sont pris en compte. C'est-à-dire que les scientifiques résument l'éclairage de toutes ces petites zones pour obtenir le résultat final. L'unité d'éclairement est le lux. La signification physique d'un lux est un tel flux lumineux, pour lequel il y a un lumen par mètre carré. Lumen, à son tour, est une valeur très spécifique. Il désigne le flux lumineux émis par une source ponctuelle isotrope (donc lumière monochromatique). L'intensité lumineuse de cette source est égale à une candela par angle solide d'un stéradian. L'unité d'éclairement est une valeur complexe qui inclut le concept de "candela". La signification physique de la dernière définition est la suivante: l'intensité de la lumière dans une direction connue provenant d'une source quiémet un rayonnement monochromatique avec une fréquence de 540 1012 Hz (la longueur d'onde se situe dans la région visible du spectre) et l'intensité énergétique de la lumière est de 1/683 W/sr.
Concepts lumineux
Bien sûr, tous ces concepts ressemblent à première vue à un cheval sphérique dans le vide. De telles sources n'existent pas dans la nature. Et le lecteur attentif se posera certainement la question: « Pourquoi est-ce nécessaire ? Mais les physiciens ont besoin de comparer. Par conséquent, ils doivent introduire certaines normes qui doivent être guidées par. La formule d'éclairage est simple, mais beaucoup de choses peuvent ne pas être claires. Décomposons-le.
Indice "υ"
Index υ signifie que la valeur n'est pas tout à fait photométrique. Et cela est dû au fait que les capacités humaines sont limitées. Par exemple, l'œil ne perçoit que le spectre visible du rayonnement électromagnétique. De plus, les gens voient beaucoup mieux la partie centrale de cette échelle (fait référence à la couleur verte) que les zones marginales (rouge et violet). C'est-à-dire qu'en fait, une personne ne perçoit pas 100% des photons de couleur jaune ou bleue. Dans le même temps, il existe des appareils dépourvus d'une telle erreur. Les valeurs réduites sur lesquelles opère la formule d'éclairement (flux lumineux, par exemple) et qui sont désignées par la lettre grecque "υ", sont corrigées pour la vision humaine.
Générateur de rayonnement monochromatique
À la base même, comme mentionné ci-dessus, se trouve le nombre de photons d'une certaine longueurondes émises dans une certaine direction par unité de temps. Même le laser le plus monochromatique a une certaine distribution de longueur d'onde. Et il doit certainement être sur quelque chose. Cela signifie que les photons ne sont pas émis dans toutes les directions. Mais dans la formule, il y a une chose telle qu'une "source ponctuelle de lumière". C'est un autre modèle conçu pour unifier une certaine valeur. Et pas un seul objet de l'univers ne peut être appelé ainsi. Ainsi, une source lumineuse ponctuelle est un générateur de photons qui émet un nombre égal de quanta de champ électromagnétique dans toutes les directions, sa taille est égale à un point mathématique. Cependant, il existe une astuce, elle peut faire d'un objet réel une source ponctuelle: si la distance sur laquelle les photons parviennent est très grande par rapport à la taille du générateur. Ainsi, notre étoile centrale le Soleil est un disque, mais les étoiles éloignées sont des points.
Tonnelle, eh bien, parc
Un lecteur attentif a sûrement remarqué ce qui suit: par une belle journée ensoleillée, un espace ouvert semble beaucoup plus éclairé qu'une clairière ou une pelouse fermée d'un côté. Par conséquent, le bord de mer est si séduisant: il y fait toujours chaud et ensoleillé. Mais même une grande clairière dans la forêt est plus sombre et plus froide. Et le puits peu profond est mal éclairé le jour le plus lumineux. En effet, si une personne ne voit qu'une partie du ciel, moins de photons atteignent son œil. Le coefficient d'éclairement naturel est calculé comme le rapport du flux de lumière du ciel entier à la zone visible.
Cercle, ovale, angle
Tous cesles concepts sont liés à la géométrie. Mais maintenant, nous allons parler d'un phénomène directement lié à la formule d'illumination et, par conséquent, à la physique. Jusqu'à présent, on supposait que la lumière tombait sur la surface perpendiculairement, strictement vers le bas. Ceci, bien sûr, est aussi une approximation. Dans cette condition, la distance à la source lumineuse correspond à la baisse d'éclairement proportionnelle au carré de la distance. Ainsi, les étoiles qu'une personne voit à l'œil nu dans le ciel sont soit situées pas si loin de nous (elles appartiennent toutes à la galaxie de la Voie lactée) soit très lumineuses. Mais si la lumière frappe la surface sous un angle, les choses sont différentes.
Pensez à une lampe de poche. Il donne une tache de lumière ronde lorsqu'il est dirigé strictement perpendiculairement au mur. Si vous l'inclinez, la tache changera de forme en un ovale. Comme vous le savez en géométrie, un ovale a une plus grande surface. Et puisque la lampe de poche est toujours la même, cela signifie que l'intensité lumineuse est la même, mais elle est, pour ainsi dire, "étalée" sur une grande surface. L'intensité de la lumière dépend de l'angle d'incidence selon la loi du cosinus.
Printemps, hiver, automne
Le titre sonne comme le titre d'un beau film. Mais la présence des saisons dépend directement de l'angle sous lequel la lumière tombe à son point le plus élevé à la surface de la planète. Et pour le moment, il ne s'agit pas seulement de la Terre. Les saisons existent sur tout objet du système solaire dont l'axe de rotation est incliné par rapport à l'écliptique (par exemple, sur Mars). Le lecteur l'a probablement déjà deviné: plus l'angle d'inclinaison est grand, moins il y a de photons par kilomètre carré de surface par seconde. Pour quela saison sera plus froide. Au moment de la plus grande déviation de la planète dans l'hémisphère, l'hiver règne, au moment du moindre - l'été.
Chiffres et faits
Pour ne pas être sans fondement, voici quelques données. Nous vous prévenons: elles sont toutes moyennées et ne sont pas adaptées à la résolution de problèmes spécifiques. De plus, il existe des répertoires d'illumination de surface par différents types de sources. Il est préférable de s'y référer lors des calculs.
- À une distance du Soleil à n'importe quel point de l'espace, qui est approximativement égale à la distance à la Terre, l'éclairement est de cent trente-cinq mille lux.
- Notre planète a une atmosphère qui absorbe une partie du rayonnement. Par conséquent, la surface de la terre est éclairée avec un maximum de cent mille lux.
- Les latitudes moyennes d'été sont éclairées à midi par dix-sept mille lux par temps clair et par quinze mille lux par temps nuageux.
- Un soir de pleine lune, l'éclairement est de deux dixièmes de lux. La lumière des étoiles par une nuit sans lune n'est que d'un ou deux millièmes de lux.
- Lire un livre nécessite au moins trente à cinquante lux d'éclairage.
- Lorsqu'une personne regarde un film dans une salle de cinéma, le flux lumineux est d'environ une centaine de lux. Les scènes les plus sombres auront un indicateur de quatre-vingts lux, et l'image d'une journée ensoleillée "tirera" cent vingt.
- Le coucher ou le lever du soleil sur la mer donnera un éclairement d'environ mille lux. Dans le même temps, à une profondeur de cinquante mètres, l'éclairement sera d'environ 20 lux. L'eau absorbe très bien la lumière du soleil.
