מה הבהירות של מקור אור והבהירות של משטח רפלקטיבי

כדי לחשב את הארה של משטחים שונים, לפעמים נוח מאוד להתייחס למקורות האור כמקורות נקודתיים. אבל במציאות, אין מקורות אור נקודתיים, הם תמיד בעלי גודל ספציפי וצורתם שלהם. מנורה, נברשת, פנס רצפה, פנס זרקור וכו 'הם אמיתיים, כלומר לא מקורות אור נקודתיים שלא ניתן לאפיין רק בכוח האור.

אם למשל נשקול כדור זוהר הממוקם במרחק, ומשווה אותו לכדור זוהר אחר, באותה עוצמת אור בדיוק, אך בקוטר שונה, מסתבר שלמרות שהכדורים יוצרים את אותה תאורה במרחקים שווים, בכל זאת עבור המתבונן שהם הם נראים אחרת: כדור בקוטר קטן יותר נראה בהיר מכדור גדול יותר.

הסיבה לתופעה היא שלמרות שהעוצמה הזוהרת של הכדורים זהה, לאחד מהם יש משטח מקרין גדול יותר, ולשני יש אחד קטן יותר. משמעות הדבר היא שכוח האור הנפלט מאזור יחידה אינו זהה למקורות אלה, וברור שפרמטר זה גדול יותר לכדור קטן.

אבל גם אם נתחיל לשקול סוג כלשהו של מקור אור ממרחק מסוים, אז מבחינתנו זה לא משנה לא פחות את האזור בפועל של המשטח הפולט אור כשטח הנראה, כלומר גודלו בהקרנה למישור התצפית הניצב לכיוון מבטנו.

לפיכך, על מנת שצופה יוכל לאפיין במלואו מקור אור אמיתי בעל ממדים וצורה, הוא צריך לדעת הן את עוצמת האור של המקור והן את גודל עוצמת האור ליחידה בשטח הנראה של המקור.

יחס זה נקרא בהירות L של מקור הסט, ואם עוצמת האור שווה ל I, והאזור הנראה שווה ל- s, אז בהירות מקור האור תהיה שווה (ניתן לתאר את עוצמת האור כאן דרך שטף האור וזווית מוצקה, אז הבהירות תהיה שווה לשטף האור שנפלט ממנו שטח היחידה של המשטח הגלוי של מקור האור בתוך זווית מוצקה של היחידה):

במקורות אור בהירות החלקים השונים שלהם שונה: במנורת ניאון, שולי הנורה כהים יותר, ולהבת הנר בהירה יותר בהילה סביב הפתיל וכו '. הבהירות תלויה מאוד גם באיזה צד אנו מסתכלים על המקור.

אם למשל מסתכלים בקשת הריתוך במקרה, אז בכיוון הניצב לפריקה יתברר בהיר יותר מאשר כשמסתכלים על אותה קשת מהצד. כלומר, בהירות מאפיינת את האור שפולט פני השטח בכיוון נבחר ומוגדר בקפדנות. זה מאפיין חשוב מאוד, מכיוון שבהירותנו היא המגיבה לבהירות (עוצמה זוהרת ליחידת שטח) ולא לעוצמה זוהרת כשלעצמה.

העוצמה הזוהרת נמדדת בקנדלה, בהתאמה לבהירות - בקנדלה למטר רבוע. קנדלה אחת למ"ר היא בהירות כה רבה שיש למישור זוהר, המפיץ אור מכל מטר מרובע עם כוח של 1 קנדלה (Cd) בכיוון הניצב למישור. לדוגמה, להלן הבהירות המשוערת של כמה מקורות אור נפוצים:

על ידי פעולה על העיניים, מקורות אור יכולים להיות מסוכנים. אם הבהירות עולה על 160,000 נברשות למ"ר, הדבר יגרום לכאב בעין. כדי למנוע את ההשפעות המזיקות של אור בהיר, האנושות למדה טריקים שונים.

נורות מנורות ליבון עוצמתיות עשויות אטום וגדולות בגודלן, על מנת לפזר את האור, בכדי לגרום לו להיפלט לא מאזור קטן של נימה, אלא מאזור שטח גדול של הנורה או הצל. כך שהבהירות מצטמצמת לבטוחה לעיניים, והתאורה נותרת כמעט ללא שינוי.

אם אנו מדברים על משטחים רפלקטיביים, כגון קירות צבועים, מסכי הקרנה, מוצרים דקורטיביים וכו ', הם מציגים תכונות רפלקטיביות מפוזרות ביחס למקור האור. המשמעות היא שהם משקפים באופן חלקי את אירוע האור עליהם, וכעת הם עצמם פועלים כמקורות אור של בהירות בינונית, אך של שטח עצום.

זה משחק לידינו, שכן למקורות אור סטנדרטיים (מנורה, מנורה, נר, נברשת, פנס) יש בהירות משמעותית, אך שטח פנים קטן. בינתיים, המשטח המואר יהיה בעל בהירות פרופורציונלית לו חשיפת אור E, מכיוון שככל שהשטף הזוהר יותר על המשטח המשקף נופל, כך הבהירות שלו גבוהה יותר.

והבהירות של משטח זה תהיה פרופורציונלית לאלבדו r שלו (מלבוס הלטיני - לבן) - המאפיין של הרפלקטיבה המפוזרת של המשטח. ככל שה- albedo r גדול יותר, כלומר החלק הגדול יותר של שטף האור המקרי המפוזר על פני השטח, כך הבהירות של משטח כזה גדולה יותר.

אז, בהירות המשטח המואר פרופורציונלית לתוצר של אלבדו ותאורה, ובכיוונים שונים, הבהירות תהיה שונה - תלוי בדפוס הפיזור של המשטח המואר.

אם המשטח מפזר באופן שווה את אירוע האור עליו, אזי הבהירות לכל כיוון מחושבת בצורה די פשוטה. אם תרשים הפיזור מורכב, חישוב הבהירות יהפוך למשימה מסובכת למדי.

לפיזור אחיד, די להשתמש בפורמולה (תאורה - בלוקס, בהירות - נברשות למ"ר):

נניח שיש מסך הקרנה עם אלבדו של 0.8, והתאורה היא 60 לוקס, אז הבהירות תהיה 0.8 * 60 / 3.14 = 15.3 קנדלה למ"ר. להלן דוגמאות למשטחים נפוצים מאוד ובהירותם:

ראה גם איתנו:

סוגים של מנורות חשמל - מהן טובות יותר ומה ההבדל

יעילות זוהרת של סוגים שונים של מנורות

כיצד לבחור מנורת לד בכוח