Fotometrija
Saulė, elektros lemputė, žvakė, jonvabalis ir kiti šviesos šaltiniai apšviečia mus supančius daiktus. Jų atspindėta šviesa patenka į akis, todėl juos matome (3.5.1 pav.). Šviesos šaltinių skleidžiamos šviesos intensyvumą ir kūnų apšvietą nagrinėja optikos skyrius, vadinamas fotomètrija. Taigi fotometrija yra šviesos matavimo mokslas.
Šviesos stipris
Mus supantys šviesos šaltiniai šviesą spinduliuoja nevienodai. Tamsų kambarį deganti žvakė apšviečia silpnai, planšetės ekranas, elektros lemputė kambarį apšviečia geriau. Palyginkime žvakės ir elektros lemputės skleidžiamos šviesos intensyvumą. Paimkite balto popieriaus lapą, sulenkite stačiu kampu ir lenkimo liniją atsukite į save (3.5.2 pav.). Vienoje lapo pusėje pastatykite žvakę, o kitoje tokiu pat atstumu – elektros lemputę. Įsitikinsite, kad elektros lemputės apšviesta lapo dalis yra gerokai šviesesnė. Vadinasi, elektros lemputė šviesą skleidžia intensyviau nei žvakė. Šviesos šaltinio skleidžiamos šviesos intensyvumą apibūdina šviesõs stipris. Jis žymimas simboliu I. Šviesos stiprio matavimo vienetas yra kandela, ji žymima cd:
[I] = 1 cd.
Tai vienas iš septynių pagrindinių tarptautinės vienetų sistemos (SI) matavimo vienetų. Kandela išreiškia šviesos spinduliavimo intensyvumą.
Šviesos srautas
Šviesos šaltinio skleidžiama šviesos energija sklinda erdvėje. Šviesos energijos pernešimą apibūdina šviesõs sraũtas. Jis nusako, kiek šviesos energijos patenka į kokio nors kūno paviršiaus plotą (S) per 1 sekundę. Šviesos srautas žymimas graikų abėcėlės raide Φ („fi“). Jo matavimo vienetas vadinamas liumenu ir žymimas simboliu
Kaitinamosios elektros lemputės galia, W | LED elektros lemputės galia, W | Šviesos srautas, lm |
100 | 16–20 | 1600 |
60 | 6–8 | 700 |
40 | 4–5 | 400 |
25 | 3 | 200 |
3.2 lentelė. Skirtingos galios elektros lempučių skleidžiamas šviesos srautas
Šviesos šaltinis, kurio šviesos stipris lygus 1 cd, spinduliuoja apytiksliai 12,57 lm šviesos srautą. Ant elektros lemputės paprastai būna nurodytas jos skleidžiamų liumenų kiekis. Vadinasi, žinodami liumenų kiekį, galime spręsti apie elektros lemputės ryškumą. Kuo daugiau liumenų, tuo ryškiau ji šviečia (3.2 lentelė).
Paviršiaus apšvieta
Šviesos srautas (Φ), tenkantis vienetiniam paviršiaus plotui (S), vadinamas pavir̃šiaus apšvietà (3.5.3 pav.). Paviršiaus apšvieta žymima raide E.
Šį teiginį užrašome fizikiniais simboliais:
Paviršiaus apšvietos matavimo vienetas yra liuksas, žymimas
Liuksai apibūdina paviršiaus apšvietos intensyvumą. 3.3 lentelėje pateikti kai kurie duomenys apie gamtinių šviesos šaltinių stiprį ir jų sukuriamą paviršiaus apšvietą.
Apšvieta, lx | Šviesos stipris, cd | ||
Diena | Saulės šviesa | 107 527 | 10 000 |
Dienos šviesa | 10 752,70 | 1000 | |
Apsiniaukusi diena | 1075,30 | 100 | |
Labai apsiniaukusi diena | 107,53 | 10 | |
Prieblanda | 10,75 | 1 | |
Naktis | Gili prieblanda | 1,08 | 0,1 |
Pilnatis | 0,108 | 0,01 | |
Priešpilnis | 0,0108 | 0,001 | |
Žvaigždžių šviesa | 0,0011 | 0,0001 | |
Apsiniaukusi naktis | 0,0001 | 0,00001 | |
3.3 lentelė. Gamtinių šviesos šaltinių šviesos stipris ir jų sukuriama apšvieta
Paviršiaus apšvieta priklauso nuo šviesos šaltinio stiprio ir šviesos šaltinio atstumo iki apšviečiamo paviršiaus. Tarkime, turime projektorių, kurio šviesos stipris 1 cd. Ekranas, kurio plotas 1 m2, yra už 1 metro nuo prožektoriaus (3.5.3 pav.). Ekrano apšvieta lygi 1 lx. Už 2 metrų esančio ekrano apšvieta bus lygi 14 lx, už 3 metrų 19 lx. Vadinasi, paviršiaus apšvieta yra atvirkščiai proporcinga atstumo nuo šviesos šaltinio kvadratui. Apšvieta matuojama specialiu prietaisu – liuksmetru. Jų būna skirtingos išvaizdos, įvairių techninių charakteristikų (3.5.4 pav.).
Klausimai ir užduotys
- Ką nagrinėja fotometrija?
- Prisiminkite per šią pamoką išmoktus naujus fizikinius dydžius ir užpildykite lentelę.
Fizikinis dydis | Simbolis | Fizikinė prasmė | Matavimo vienetas |
Šviesos stipris | |||
Šviesos srautas | |||
Paviršiaus apšvieta |
- Kokia šiandien diena? Gal skaisčiai šviečia saulė, o gal apsiniaukę? Remdamiesi 3.2 lentelės duomenimis nustatykite šviesos stiprį ir paviršiaus apšvietą.
- Kokia šiuo metu Mėnulio fazė? Koks galėtų būti šviesos stipris ir paviršiaus apšvieta naktį iš gamtinių šviesos šaltinių?
- Kaip ir kiek kartų pasikeis paviršiaus apšvieta, atstumą tarp šviesos šaltinio ir ekrano padidinus 4 kartus?
- Jei turite liuksmetrą, išmatuokite savo darbo vietos apšvietą. Paieškokite internete informacijos apie apšvietos normas. Palyginkite savo darbo vietos apšvietą su apšvietos norma.
- Pasidomėkite, kokį šviesos srautą skleidžia elektros lemputės namuose. Koks šviesos srauto matavimo vienetas nurodytas ant elektros lempučių? Kurios lemputės šviečia ryškiau?
- Service provided by UAB "Biznio mašinų kompanija" and "Star Cloud OÜ"