Այսօր մենք ձեզ ամեն ինչ կպատմենք բաց տարածքների և փակ տարածքների լուսավորության բանաձևի մասին, ինչպես նաև կտանք լուսավոր հոսքի մեծությունը տարբեր հանգամանքներում:
Մոմ և պտտվող անիվ
Մինչ համատարած էլեկտրիֆիկացումը լույսի աղբյուրը արևն էր, լուսինը, կրակը և մոմը: Գիտնականներն արդեն տասնհինգերորդ դարում կարողացան ստեղծել ոսպնյակների համակարգ՝ լուսավորությունը ուժեղացնելու համար, բայց մարդկանց մեծ մասն աշխատում և ապրում էր մոմի լույսի ներքո:
Ոմանք ցավում էին, որ փող են ծախսում մոմե լույսերի վրա, կամ օրը երկարացնելու այս եղանակը պարզապես հասանելի չէր: Հետո օգտագործեցին վառելիքի այլընտրանքային տարբերակներ՝ ձեթ, կենդանական ճարպ, փայտ։ Օրինակ, միջին գծի ռուս գեղջկուհիները ամբողջ կյանքում ջահի լույսով կտավ են հյուսում։ Ընթերցողը կարող է հարցնել. «Ինչո՞ւ դա պետք է արվեր գիշերը»: Ի վերջո, օրվա ընթացքում բնական լույսի գործակիցը շատ ավելի բարձր է։ Փաստն այն է, որ ցերեկային ժամերին գյուղացի կանայք բազմաթիվ այլ հոգսեր ունեին։ Բացի այդ, հյուսելու գործընթացը շատ տքնաջան է և պահանջում է մտքի խաղաղություն: Կանանց համար կարևոր էր, որ ոչ ոք ոտք չդներ կտավի վրա, որպեսզի երեխաները չշփոթեն թելերը, իսկ տղամարդիկ չշեղեն ուշադրությունը։
Բայց նման կյանքի հետ մեկ վտանգ կա՝ լուսավոր հոսքը (մենք բանաձև ենք անում.տալ մի քիչ ցածր) ջահից շատ ցածր է. Աչքերը լարվեցին, և կանայք արագ կորցրին տեսողությունը:
Լուսավորություն և ուսուցում
Երբ սեպտեմբերի 1-ին առաջին դասարանցիները գնում են դպրոց, նրանք հուզմունքով սպասում են հրաշքների։ Նրանք գրավվում են քանոնով, ծաղիկներով, գեղեցիկ ձևով: Նրանց հետաքրքրում է, թե ինչպիսին կլինի իրենց ուսուցիչը, ում հետ կնստեն նույն գրասեղանի մոտ։ Եվ մարդը հիշում է այս զգացմունքները իր ողջ կյանքի ընթացքում:
Բայց մեծահասակները, երբ իրենց երեխաներին դպրոց ուղարկում են, պետք է մտածեն ավելի պրոզայիկ բաների մասին, քան ուրախության կամ հիասթափության: Ծնողները և ուսուցիչները մտահոգված են գրասեղանի հարմարավետությամբ, դասասենյակի չափով, կավիճի որակով և սենյակի լուսավորության բանաձևով: Այս ցուցանիշներն ունեն նորմեր բոլոր տարիքի երեխաների համար։ Ուստի դպրոցականները պետք է երախտապարտ լինեն, որ մարդիկ նախապես մտածել են ոչ միայն ուսումնական պլանի, այլև հարցի նյութական կողմի մասին։
Լուսավորություն և աշխատանք
Իզուր չէ, որ դպրոցները ստուգումներ են անցկացնում, որտեղ կիրառվում է դասասենյակների լուսավորության հաշվարկման բանաձև։ Տասը կամ տասնմեկ տարեկան երեխաները ոչինչ չեն անում, բացի գրել-կարդալուց: Հետո երեկոյան դասերն են անում՝ կրկին չբաժանվելով գրիչներից, տետրերից ու դասագրքերից։ Դրանից հետո ժամանակակից դեռահասները նույնպես կպչում են էկրանների բազմազանությանը: Արդյունքում դպրոցականի ողջ կյանքը կապված է տեսողության ծանրաբեռնվածության հետ։ Բայց դպրոցը միայն կյանքի սկիզբն է։ Ավելին, այս բոլոր մարդիկ սպասում են համալսարանի և աշխատանքի։
Աշխատանքների յուրաքանչյուր տեսակ պահանջում է իր սեփական լույսը: Հաշվարկի բանաձեւը միշտ հաշվի է առնում, որմարդն անում է օրական 8 ժամ։ Օրինակ, ժամագործը կամ ոսկերիչը պետք է հաշվի առնի գույների ամենափոքր մանրամասներն ու երանգները: Հետեւաբար, այս մասնագիտության մարդկանց աշխատավայրը պահանջում է մեծ ու վառ լամպեր։ Բուսաբանը, ով ուսումնասիրում է անձրևային անտառի բույսերը, ընդհակառակը, կարիք ունի անընդհատ մնալ մթնշաղի մեջ։ Խոլորձներն ու բրոմելիադները սովոր են այն փաստին, որ ծառերի վերին շերտը վերցնում է գրեթե ամբողջ արևի լույսը:
Բանաձև
Անմիջապես գալիս է լուսավորման բանաձևին: Նրա մաթեմատիկական արտահայտությունն ունի հետևյալ տեսքը՝
Eυ=dΦυ / dσ.
Եկեք ավելի ուշադիր նայենք արտահայտությանը. Ակնհայտորեն, Eυ-ը լուսավորությունն է, այնուհետև Φυ-ը լուսավոր հոսքն է, և σ տարածքի փոքր միավորն է, որի վրա հոսքն ընկնում է: Կարելի է տեսնել, որ E-ն անբաժանելի արժեք է։ Սա նշանակում է, որ դիտարկվում են շատ փոքր հատվածներ և կտորներ: Այսինքն՝ գիտնականներն ամփոփում են այս բոլոր փոքր տարածքների լուսավորությունը՝ վերջնական արդյունք ստանալու համար։ Լուսավորման միավորը լյուքսն է։ Մեկ լյուքսի ֆիզիկական իմաստը այնպիսի լուսավոր հոսք է, որի համար մեկ քառակուսի մետրի համար կա մեկ լյումեն: Լյումենն իր հերթին շատ կոնկրետ արժեք է: Այն ցույց է տալիս լուսային հոսքը, որն արտանետվում է կետային իզոտրոպ աղբյուրից (հետևաբար մոնոխրոմատիկ լույսը): Այս աղբյուրի լուսավոր ինտենսիվությունը հավասար է մեկ կանդելայի մեկ ստերադիանի ամուր անկյան վրա: Լուսավորման միավորը բարդ արժեք է, որը ներառում է «կանդելա» հասկացությունը: Վերջին սահմանման ֆիզիկական իմաստը հետևյալն է. լույսի ինտենսիվությունը հայտնի ուղղությամբ աղբյուրից, որըարձակում է մոնոխրոմատիկ ճառագայթում 540 1012 Հց հաճախականությամբ (ալիքի երկարությունը գտնվում է սպեկտրի տեսանելի տարածքում), իսկ լույսի էներգիայի ինտենսիվությունը 1/683 W/sr է։
Լույսի հասկացություններ
Իհարկե, այս բոլոր հասկացությունները առաջին հայացքից կարծես գնդաձև ձի լինեն վակուումում: Նման աղբյուրներ բնության մեջ չկան։ Եվ ուշադիր ընթերցողն անշուշտ ինքն իրեն կհարցնի. «Ինչո՞ւ է դա անհրաժեշտ»: Բայց ֆիզիկոսները համեմատելու կարիք ունեն։ Ուստի նրանք պետք է որոշակի նորմեր մտցնեն, որոնցով պետք է առաջնորդվել։ Լուսավորման բանաձևը պարզ է, բայց շատ բան կարող է անհասկանալի լինել: Եկեք քանդենք այն։
Ինդեքս «υ»
Ինդեքս υ նշանակում է, որ արժեքը այնքան էլ ֆոտոմետրիկ չէ: Եվ դա պայմանավորված է նրանով, որ մարդկային հնարավորությունները սահմանափակ են։ Օրինակ, աչքը ընկալում է միայն էլեկտրամագնիսական ճառագայթման տեսանելի սպեկտրը։ Ավելին, մարդիկ այս սանդղակի կենտրոնական մասը (վերաբերում է կանաչ գույնին) շատ ավելի լավ են տեսնում, քան ծայրամասային հատվածները (կարմիր և մանուշակագույն): Այսինքն, իրականում մարդը չի ընկալում դեղին կամ կապույտ գույնի 100%-ով ֆոտոններ։ Միաժամանակ կան սարքեր, որոնք զուրկ են նման սխալից։ Նվազեցված արժեքները, որոնց վրա գործում է լուսավորության բանաձևը (օրինակ, լուսային հոսք) և որոնք նշվում են հունարեն «υ» տառով, ուղղվում են մարդու տեսողության համար:
Մենագույն ճառագայթման գեներատոր
Հիմքում, ինչպես նշվեց վերևում, որոշակի երկարություն ունեցող ֆոտոնների թիվն էալիքներ, որոնք արտանետվում են որոշակի ուղղությամբ ժամանակի միավորի վրա: Նույնիսկ ամենամոնոխրոմատիկ լազերն ունի ալիքի երկարության որոշակի բաշխում: Եվ նա, անշուշտ, պետք է ինչ-որ բանի վրա լինի: Սա նշանակում է, որ ֆոտոնները բոլոր ուղղություններով չեն արտանետվում։ Բայց բանաձեւում կա այնպիսի բան, ինչպիսին է «լույսի կետային աղբյուրը»։ Սա ևս մեկ մոդել է, որը նախատեսված է որոշակի արժեք միավորելու համար: Եվ տիեզերքի ոչ մի օբյեկտ չի կարելի այդպես անվանել։ Այսպիսով, կետային լույսի աղբյուրը ֆոտոնների գեներատոր է, որը բոլոր ուղղություններով արտանետում է էլեկտրամագնիսական դաշտի քվանտաների հավասար քանակություն, որի չափը հավասար է մաթեմատիկական կետի: Այնուամենայնիվ, կա մեկ հնարք, այն կարող է իրական օբյեկտը դարձնել կետային աղբյուր. եթե հեռավորությունը, որի վրա հասնում են ֆոտոնները, շատ մեծ է գեներատորի չափի համեմատ: Այսպիսով, մեր կենտրոնական աստղը՝ Արևը սկավառակ է, իսկ հեռավոր աստղերը՝ կետեր։
Արբոր, լավ, այգի
Անշուշտ, ուշադիր ընթերցողը նկատել է հետևյալը. պայծառ արևոտ օրը բաց տարածքը շատ ավելի լուսավորված է թվում, քան մի կողմից փակված բացատը կամ սիզամարգը: Հետևաբար, ծովափն այնքան գրավիչ է. այնտեղ միշտ արևոտ է և տաք: Բայց նույնիսկ անտառի մեծ բացատն ավելի մութ ու ցուրտ է: Իսկ ծանծաղ ջրհորը վատ է լուսավորված ամենապայծառ օրը։ Դա պայմանավորված է նրանով, որ եթե մարդը տեսնում է երկնքի միայն մի մասը, նրա աչքին ավելի քիչ ֆոտոններ են հասնում: Բնական լուսավորության գործակիցը հաշվարկվում է որպես ամբողջ երկնքից լույսի հոսքի հարաբերակցությունը տեսանելի տարածքին:
Շրջանակ, օվալ, անկյուն
Այս բոլորըհասկացությունները կապված են երկրաչափության հետ: Բայց հիմա մենք կխոսենք մի երեւույթի մասին, որն անմիջականորեն կապված է լուսավորության բանաձեւի եւ, հետեւաբար, ֆիզիկայի հետ։ Մինչև այս պահը ենթադրվում էր, որ լույսը մակերեսի վրա ընկնում է ուղղահայաց, խիստ ներքև: Սա, իհարկե, նույնպես մոտավորություն է։ Այս պայմաններում լույսի աղբյուրից հեռավորությունը նշանակում է լուսավորության անկում՝ հեռավորության քառակուսու համամասնությամբ: Այսպիսով, աստղերը, որոնք մարդը տեսնում է անզեն աչքով երկնքում, կամ գտնվում են մեզանից ոչ այնքան հեռու (դրանք բոլորը պատկանում են Ծիր Կաթին գալակտիկան) կամ շատ պայծառ։ Բայց եթե լույսը դիպչում է մակերեսին անկյան տակ, ամեն ինչ այլ է:
Մտածեք լապտերի մասին: Այն տալիս է լույսի կլոր կետ, երբ ուղղվում է պատին խիստ ուղղահայաց: Եթե այն թեքեք, ապա բծը կփոխի իր ձևը՝ դառնալով օվալ: Ինչպես գիտեք երկրաչափությունից, օվալն ավելի մեծ տարածք ունի: Եվ քանի որ լապտերը դեռ նույնն է, նշանակում է, որ լույսի ինտենսիվությունը նույնն է, բայց այն, ասես, «քսված» է մեծ տարածքի վրա։ Լույսի ինտենսիվությունը կախված է անկման անկյունից՝ համաձայն կոսինուսի օրենքի։
Գարուն, ձմեռ, աշուն
Վերնագիրը հնչում է որպես գեղեցիկ ֆիլմի վերնագիր։ Բայց եղանակների առկայությունը ուղղակիորեն կախված է այն անկյանց, որով լույսն ընկնում է մոլորակի մակերևույթի ամենաբարձր կետում: Եվ այս պահին խոսքը միայն Երկրի մասին չէ: Սեզոններ գոյություն ունեն Արեգակնային համակարգի ցանկացած օբյեկտի վրա, որի պտտման առանցքը թեքված է խավարածրի նկատմամբ (օրինակ՝ Մարսի վրա)։ Ընթերցողը հավանաբար արդեն կռահել է. որքան մեծ է թեքության անկյունը, այնքան քիչ ֆոտոններ մեկ քառակուսի կիլոմետր մակերեսի վրա վայրկյանում: Այնպես, որսեզոնն ավելի ցուրտ է լինելու. Կիսագնդում մոլորակի ամենամեծ շեղման պահին տիրում է ձմեռը, ամենափոքրին՝ ամառը։
Թվեր և փաստեր
Անհիմն չլինելու համար ներկայացնում ենք մի քանի տվյալ. Զգուշացնում ենք՝ դրանք բոլորը միջինացված են և հարմար չեն կոնկրետ խնդիրներ լուծելու համար։ Բացի այդ, կան տարբեր տեսակի աղբյուրների մակերևույթի լուսավորության գրացուցակներ: Հաշվարկներ կատարելիս ավելի լավ է անդրադառնալ դրանց։
- Արևից մինչև տիեզերքի ցանկացած կետ հեռավորության վրա, որը մոտավորապես հավասար է Երկիր հեռավորությանը, լուսավորությունը հարյուր երեսունհինգ հազար լյուքս է:
- Մեր մոլորակն ունի մթնոլորտ, որը կլանում է ճառագայթման մի մասը: Ուստի երկրի մակերեսը լուսավորվում է առավելագույնը հարյուր հազար լյուքսով։
- Ամառային միջին լայնություններն լուսավորվում են կեսօրին տասնյոթ հազար լյուքսով պարզ եղանակին և տասնհինգ հազար լյուքսով ամպամած եղանակին:
- Լիալուսնի գիշերը լուսավորությունը լյուքսի երկու տասներորդն է: Աստղային լույսը առանց լուսնի գիշերը լյուքսի ընդամենը մեկ կամ երկու հազարերորդական է:
- Գիրք կարդալու համար անհրաժեշտ է առնվազն երեսուն-հիսուն լյուքս լուսավորություն:
- Երբ մարդ կինոթատրոնում ֆիլմ է դիտում, լուսավոր հոսքը մոտ հարյուր լյուքս է: Ամենամութ տեսարանները կունենան ութսուն լյուքս ցուցիչ, իսկ պայծառ արևոտ օրվա պատկերը «կքաշի» հարյուր քսան:
- Մայրամուտը կամ արևածագը ծովի վրայով կտա մոտ հազար լյուքս լուսավորություն: Միևնույն ժամանակ, հիսուն մետր խորության վրա, լուսավորությունը կլինի մոտ 20 լյուքս: Ջուրը շատ լավ է կլանում արևի լույսը։
