Поток света можно измерить исключительно в лабораторных условиях, в ином случае определить уровень освещенности просто невозможно. Однако приборы для каждых помещений уже имеют определенную маркировку, на основании которой можно вычислить степень освещения комнаты, выражаемую в единицах измерения освещения. Главные условия — знать площадь и обладать навыками элементарных расчетов.
Основные характеристики света
Свет — физическая величина, которая обладает такими свойствами, как мощность светового потока, светимость, сила света, освещенность и яркость.
Мощность светового потока, то есть видимого светового излучения, можно оценить по ощущаемому воздействию света на человеческое зрение. Единицей измерения светового потока является люмен.
Обычная лампа накаливания в 100 Ватт имеет показатель мощности 1350 люмен, лампа же с люминесцентным свечением аналогичной «ваттности» показывает гораздо больше — 3200 лм.
Если подробнее, то один точечный источник, имеющий силу света 1 кандела, испускает световой поток мощностью в 1 люмен. Телесный угол при этом имеет величину 1 стерадиан.
Следующая характеристика света — это его сила, которая характеризует плотность потока, измеряется эта величина в канделах. Очень обобщенно раньше считалось, что 1 кд равен свету 1 свечи, эту единицу даже приравнивали к 1 Вт. Увеличить силу света можно, если установить вогнутый зеркальный рефлектор с одной стороны лампочки.
Что касается яркости, эта величина выражается через отношение кандела на кв. м, то есть проекции силы светового потока на плоскую освещаемую поверхность под прямым углом. Светность, или светимость, отражает плотность потока света по отношению к площади освещаемой поверхности — 1 люмен на кв. м.
Такая характеристика света, как освещенность демонстрирует поверхностную плотность света, освещающего определенную площадь поверхности. Эта величина выражается через отношение ли/кв. м. В физике существуют специальные единицы, в которых измеряется освещенность — люксы.
Особенности вычисления
Рассчитывая степень освещенности какого-либо помещения, необходимо принимать во внимание закон аддитивности. Он работает при наличии нескольких источников освещения, воздействующих на определенную площадь.
Закон аддитивности выражается в суммировании освещенности, выдаваемой каждым световым объектом по отдельности:
∑ E = E1 + E2 +… + En.
Показатель освещенности применяется только для поверхностей, которые отражают свет, а не светятся собственным. Например, луна, стены, пол и любые другие плоскости. Освещенность помещения измеряется следующим образом:
- Для комнаты с размерами 3х3х3 м при условии наличия в ней пятиваттного светодиода мощностью в 100 люменов необходимо подсчитать суммарную площадь всех освещаемых поверхностей — пола, потолка и стен, а затем разделить световой поток на площадь.
- Получится 100 люменов/ 9 кв. м * 6=100/54= 1,85 люксов — единиц измерения освещенности.
- В случае если источник освещения оснащен специальной линзой, благодаря которой на одной из поверхностей будет ярче освещен круг диаметром, например, 1 м (площадь круга, соответственно, будет равняться 0,78 кв. м), то освещенность этого участка будет иметь значение 128 лк.
Существуют и довольно стандартные показатели — в определенных условиях свет показывает приблизительно одинаковые значения, поэтому подобные ситуации можно обобщить. В качестве некоторых примеров освещенности можно привести следующие моменты:
Освещенность поверхности земли в ясный день, когда солнце находится в зените, равняется 100 тыс. лк. В тени в это же время 10−25 тыс. лк В комнате около окна значение достигает 100 лк.- В пасмурный день, в зависимости от степени закрытия облаками солнечного света, среднее значение приблизительно равно 1 тыс. лк.
- Ясная погода в полнолуние дает 0,2 лк.
- Освещенность Луны составляет 135 тыс. лк.
- Для нормального чтения, при котором не сильно напрягаются глаза, необходимо в среднем 40 лк.
- Большинству растений для нормальной жизнедеятельности хватает 500 лк, однако для разных видов требуется различное соотношение спектра.
Прибор для измерения
Существует специальный прибор для измерения уровня освещения поверхности — люксметр. Его устройство включает в себя фотоэлемент, который улавливает свет. Механизм работы люксметра может быть как цифровым, так и аналоговым — в обоих случаях точность измерения довольно высока. ГОСТ предполагает максимальную погрешность около 10%.
Во многих конструкциях участок, содержащий фотоэлемент, соединяется с остальной частью при помощи эластичного витого провода для проведения работ в труднодоступных местах. Прибор комплектуется световыми фильтрами, используя которые можно регулировать процесс измерения, учитывая особые нюансы местности.
Во время работы с устройством его следует располагать горизонтально — любые отклонения от этой плоскости могут негативно повлиять на точность измерений. А также необходимо избегать влияния случайных теней. Подробная методика применительно для каждого типа освещения описана в соответствующем госстандарте.
