Освещенность

Чтобы определить, как освещена поверхность, введено физическую величину освещенность. Освещенность обозначают E и измеряют люксами (лк). Один люкс — это освещенность пластинки, расположенной на расстоянии 1 м от точечного источника света силой 1 кд, когда свет от источника падает на пластинку перпендикулярно.

Примеры

Ясный солнечный день освещенность поверхности Земли составляет до ста тысяч люксов. Освещенность Земли значительно изменяется в зависимости от географической широты, времени суток и времени года.

Освещенность школьной парты в соответствии с нормами должна быть не менее 150 лк. Это учитывают, когда проектируют освещение школ, но ученикам и учителям нужно учитывать, что вечером или облачного дня такая освещенность будет только при условии, что в классе светят все предусмотренные проектом лампы!

Глаз человека обладает чрезвычайно высокой чувствительностью: человек может разобрать текст в книге по освещенности, что составляет всего десятые доли люкса, — например, во время полнолуния, когда освещенность равна 0,25 лк, т.е. примерно в 400 000 раз меньше, чем ясного солнечного дня.

1 Это и обусловило название единицы силы света: в переводе с латинского кандела означает «свеча». Сравните со словом «канделябр» — подставка для свечей.

Но злоупотреблять возможностями такого замечательного «оптического инструмента», как глаз, не стоит: читая при слабом освещении, вы усугубляете свое зрение!

ОТ ЧЕГО ЗАВИСИТ ОСВЕЩЕННОСТЬ?

Для измерения освещенности используют специальные приборы, которые называют люксметрами. Светочувствительным элементом таких приборов является фотоэлемент.

В случае удаления от источника освещенность уменьшается. Расчеты и опыты показывают, что для точечного источника света освещенность E прямо пропорциональна силе света I источника света и обратно пропорциональна квадрату расстояния R к источнику:

Это соотношение было установлено в начале 17- го века немецким физиком и астрономом Иоганном Кеплером.

В справедливости приведенного соотношения легко убедиться, рассмотрев так называемую «световую пирамиду» с источником света в ее вершине (рис. 24.2).

Свет, проходящий через сечение S пирамиды на единичной расстоянии от источника, проходит через площадь 4S на удвоенному расстоянию, сквозь площу9S — на утроенной расстоянии т.п.. А это и означает, что освещенность падает обратно пропорционально квадрату расстояния до источника.

Приведен выражение для освещенности справедлив лишь при условии, что источник света можно считать точечным, то есть когда его размеры очень малы по сравнению с расстоянием до него.

Примеры

Сравним освещенность на Земле и других планетах. Ближайшая планета к Солнцу, Меркурий, расположена почти в три раза ближе к Солнцу, чем Земля. Итак, освещенность на Меркурии почти в десять раз больше, чем на Земле: представьте себе, что в небе Меркурия светит будто десять «земных» солнц сразу! В результате поверхность Меркурия накаляется меркурианским днем до температуры свыше 400 ° С.

А освещенность Плутона, расположенного почти в 40 раз дальше от Солнца, чем Земля, примерно в 1600 раз меньше, чем освещенность Земли. Правда, астронавт, высадился бы на Плутоне, все-таки не оказался бы в полной темноте: и на такой огромной расстоянии Солнце «светит» гораздо ярче, чем Луна на Земле даже во время полнолуния! А на Земле во время полнолуния не так уж темно.

Загрузка...
Мы в Google+