Интензитет на светлината и как да я измерим. вълнова оптика

Замяната на растението със слънцето е много трудна. Опитайте се да включите лампа в стаята в слънчев ден и ще разберете колко малко светлина може да даде на растенията.

За човешкото око светлината представлява енергийни вълни, вариращи от 380 нанометра (nm) (виолетово) до 780 nm (червено). Дължините на вълните, важни за фотосинтезата, са между 700 nm (червено) и 450 nm (синьо). Това е особено важно да се знае при използване на изкуствено осветление, тъй като в този случай няма равномерно разпределение на вълните с различна дължина, както при слънчевата светлина. Освен това, поради дизайна на лампата, определени части от спектъра може да са по-интензивни, други по-малко. Освен това човешкото око възприема по-добре само дължини на вълните, които не са много подходящи за растенията. В резултат на това може да се окаже, че някакво осветление ще ни се стори приятно и ярко, но за растенията ще бъде неподходящо и слабо.

Интензитет на светлината на закрито и на открито

Интензитетът на светлината, падаща върху определена равнина, се измерва в единицата "лукс". През лятото, в слънчевия пладне, интензитетът на светлината в нашите географски ширини достига 100 000 лукса. Следобед яркостта на светлината се намалява до 25 000 лукса. В същото време на сянка, в зависимост от плътността му, тя ще бъде само една десета от тази стойност или дори по-малко.

В къщите интензитетът на осветеност е още по-малък, тъй като светлината не пада директно там, а се отслабва от други къщи или дървета. През лятото на южния прозорец, точно зад стъклото (т.е. на перваза на прозореца), интензитетът на светлината достига в най-добрия случай от 3000 до 5000 лукса и бързо намалява към средата на стаята. На разстояние 2-3 метра от прозореца ще бъде около 500 лукса.

Минималното количество светлина, от което всяко растение се нуждае, за да оцелее, е приблизително 500 лукса. При по-слабо осветление неизбежно ще умре. За нормален живот и растеж дори непретенциозните растения с малка нужда от светлина се нуждаят от поне 800 лукса.

Как да измерим осветеността?

Човешкото око не е в състояние да определи абсолютния интензитет на светлината, тъй като е надарено със способността да се адаптира към осветлението. Освен това човешкото око възприема по-добре точно дължините на вълните, които не са много подходящи за растенията.

Какво да правя? Може да помогне специално устройство - светломер. Когато го купувате, е много важно да обърнете внимание какъв диапазон от светлинния спектър (дължина на вълната) може да измерва. В противен случай може да се случи по време на измерването да стигнете до дължина на вълната, неподходяща за растенията. Запомнете - луксметърът, макар и по-точен от човешкото око, също възприема ограничен диапазон от светлинни вълни.

За да оцените интензитета на осветеността, е подходящ фотоапарат или експонометр за снимки. Но тъй като при снимане осветеността не се измерва в "луксове", ще трябва да направите подходящо преобразуване.

Измерването се извършва, както следва:

1.Задайте ISO на 100 и диафрагма на 4.

2. Поставете бял лист хартия там, където искате да измерите интензитета на светлината, и насочете камерата към него.

3. Задайте скоростта на затвора.

4. Знаменателят на скоростта на затвора, умножен по 10, ще даде приблизителната стойност на лукса.

Пример: ако времето на експозиция е 1/60 от секундата, това съответства на 600 лукса.

По материали:

Палеева Т. В. „Вашите цветя. Грижа и лечение”, М.: Ексмо, 2003;

Анита Паулисен "Цветя в къщата", М .: Eksmo, 2004;

Воронцов В. В. „Грижи за стайни растения. Практически съвети за любителите на цветята”, Москва: ЗАО Фитон+, 2004 г.;

Bespalchenko E. A. "Тропически декоративни растения за дома, апартамента и офиса", OOO PKF "BAO", Донецк, 2005 г.;

Д. Госе, „Дори на слънцето трябва да се помогне“, списание „Бюлетин на цветарника“, № 3, 2005 г.

Нека установим връзката между изместването x на частиците на средата, участващи във вълновия процес, и разстоянието y на тези частици от източника на вибрации O за всеки момент от време.За по-голяма яснота разглеждаме напречна вълна, въпреки че всички последващи разсъждения

ще бъде вярно и за надлъжната вълна. Нека трептенията на източника са хармонични (виж § 27):

където A е амплитудата, кръговата честота на трептенията. Тогава всички частици на средата също ще влязат в хармонично трептене с еднаква честота и амплитуда, но с различни фази. В средата се появява синусоидална вълна, показана на фиг. 58.

Вълновата графика (фиг. 58) външно е подобна на графиката на хармоничните трептения (фиг. 46), но по същество те са различни. Графиката на колебание представлява изместването на дадена частица като функция на времето. Вълновата графика представлява зависимостта на изместването на всички частици на средата от разстоянието до източника на вибрации в даден момент. Това е, така да се каже, моментна снимка на вълна.

Помислете за някаква частица C, разположена на разстояние y от източника на трептения (частици O). Очевидно, ако частицата O вече осцилира, тогава частицата C осцилира само когато времето на разпространение на трептенията е от до C, т.е. времето, през което вълната е изминала пътя y. Тогава уравнението за трептенето на частица C трябва да бъде написано, както следва:

Но къде е скоростта на разпространение на вълната. Тогава

Съотношението (23), което позволява да се определи изместването на всяка точка от вълната във всеки момент, се нарича вълново уравнение. Чрез въвеждане на дължината на вълната X като разстоянието между две най-близки точки на вълната, които са в една и съща фаза, например между два съседни гребена на вълната, може да се даде различна форма на вълновото уравнение. Очевидно дължината на вълната е равна на разстоянието, на което трептенето се разпространява за период със скорост

където е честотата на вълната. След това, замествайки в уравнението и като вземем предвид, че получаваме други форми на вълновото уравнение:

Тъй като преминаването на вълните е придружено от трептения на частиците на средата, енергията на трептенията също се движи в пространството заедно с вълната. Енергията, пренесена от вълна за единица време през единица площ, перпендикулярна на лъча, се нарича интензитет на вълната (или плътност на енергийния поток). Получаваме израз за интензитета на вълната

Вълновият процес е свързан с разпространението на енергия (E)в космоса. Количествената енергийна характеристика на този процес е енергиен поток (Е) - съотношението на енергията, пренесена от вълна през определена повърхност, към времето (t), през което се извършва това пренасяне. Ако преносът на енергия е равномерен, тогава: F \u003d E / t, а в общия случай потокът представлява производната на енергията по отношение на времето - F \u003d d E / d t. Единицата за енергиен поток е същата като единицата за мощност J/s = W.

Интензитет на вълната (или плътност на енергийния поток) (I)-съотношението на енергийния поток към площта (S) на повърхността, разположена перпендикулярно на посоката на разпространение на вълната. За равномерно разпределение на енергията върху повърхността, през която преминава вълната I = F / S, а в общия случай - I = dF / dS. Интензитетът се измерва в W / m 2.

Имайте предвид, че интензитетът е физическият параметър, който на първично ниво определя степента на физиологичното усещане, което възниква под действието на вълновия процес (например звук или светлина).

Представете под формата на паралелепипед с дължина лчаст от средата, в която се разпространява вълната. Площта на лицето на паралелепипеда, която е перпендикулярна на посоката на скоростта на вълната v, ще бъде означена с С(виж фиг. 9) . Нека въведем обемната енергийна плътност на осцилаторното движение w,представляващ количеството енергия на единица обем:
w = E / V. По време на Tпрез сайта Сенергия, равна на произведението на обема V = l S = v tSвърху обемната енергийна плътност:

E = w v t S .(25)

Разделяйки лявата и дясната част на формула (25) по време и площ, получаваме израз, свързващ интензитета на вълната и скоростта на нейното разпространение. Векторът , чийто модул е ​​равен на интензитета на вълната, а посоката съвпада с посоката на нейното разпространение, се нарича Умов вектор :

Формула (26) може да бъде представена в малко по-различна форма. Като се има предвид, че енергията на хармоничните трептения (виж формула (7)) и изразяване на масата мчрез плътността на материята rи обем V, за обемната енергийна плътност получаваме: w =. Тогава формула (26) приема формата:

. (27)

И така, интензитетът на еластична вълна, определен от вектора на Umov, е право пропорционален на нейната скорост на разпространение, квадрата на амплитудата на трептенията на частиците и квадрата на честотата на трептенията.

Светлината играе огромна роля не само в интериора, но и в живота ни като цяло. В крайна сметка ефективността на работата, както и нашето психологическо състояние, зависи от правилното осветяване на стаята. Светлината дава възможност на човек не само да вижда, но и да оценява цветовете и формите на околните предмети.

Разбира се, естествената светлина е най-комфортна за човешките очи. При такова осветление всичко се вижда много добре и без изкривяване на цветовете. Но не винаги е налице естествено осветление, на тъмно, например, трябва да се задоволите с изкуствени източници на светлина.

За да не се напрягат очите и зрението да не се влошава, е необходимо да се създадат оптимални условия за светлина и сянка, създавайки най-удобното осветление.

За очите най-приятното осветление е естественото

Осветлението, както и много други фактори, се оценяват по количествени и качествени параметри. Количествените характеристики се определят от интензитета на светлината, а качествените се определят от нейния спектрален състав и разпределение в пространството.

Как и по какъв начин се измерва интензитета на светлината?

Светлината има много характеристики и всяка има своя собствена мерна единица:

• Интензитетът на светлината характеризира количеството светлинна енергия, която се прехвърля за определено време във всяка посока. Измерва се в кандели (cd), като 1 cd е приблизително равен на интензитета на светлината, излъчвана от една горяща свещ;
• Яркостта също се измерва в кандела, освен това има такива единици като стилб, апостилб и ламберт;
• Осветеността е съотношението на светлинния поток, който пада върху определена площ към нейната повърхност. Измерва се в луксове.

Именно осветеността е важен показател за правилното функциониране на зрението. За да се определи тази стойност, се използва специално измервателно устройство. Нарича се луксометър.

Луксометърът е устройство за измерване на осветеност.

Този уред се състои от светлоприемник и измервателна част, може да бъде тип стрелка или електронен. Светлинният приемник е фотоклетка, която преобразува светлинната вълна в електрически сигнал и я изпраща към измервателната част. Това устройство е фотометър и има определена спектрална чувствителност. С него можете да измервате не само видимата светлина, но и инфрачервеното лъчение и др.

Това устройство се използва както в промишлени помещения и в учебни заведения, така и у дома. За всеки вид дейност и професия има стандарти за това какъв трябва да бъде интензитета на светлината.

Комфортен интензитет на светлината

Визуалният комфорт зависи от много фактори. Досега най-приятна за човешкото око е слънчевата светлина. Но съвременният ритъм на живот диктува свои собствени правила и много често трябва да работите или просто да сте на изкуствено осветление.

Производителите на осветителни тела и лампи се опитват да създадат такива източници на светлина, които да отговарят на особеностите на зрителното възприятие на хората и да създадат най-удобната светлина по отношение на интензивността.

Светлината от лампа с нажежаема жичка най-точно възпроизвежда естествените нюанси

Конвенционалните лампи с нажежаема жичка използват пружина с нажежаема жичка като източник на светлина и следователно тази светлина е най-подобна на естествената светлина.

Лампите се разделят на следните категории според вида на светлината, която дават:

• топла светлина с червеникави нюанси, тя е много подходяща за домашна среда;
• неутрална светлина, бяла, използвана за осветяване на работни места;
• студена светлина, синкава, предназначена за места, където се извършва високопрецизна работа или за места с горещ климат.

Важно е не само какъв тип лампи принадлежат, но и дизайнът на самата лампа. лампаили полилеи: колко електрически крушки са завинтени там, където е насочена светлината, сенките са затворени или отворени - всички тези характеристики трябва да се вземат предвид при избора на осветително устройство.

Стандартите за осветление са фиксирани в няколко документа, като най-важните са: SNiP (строителни норми и разпоредби) и SanPiN (санитарни правила и разпоредби). Има и MGSN (градски кодове на град Москва), както и собствен набор от правила за всеки регион.

На базата на всички тези документи се взема решение какъв да бъде интензитета на осветлението.

Разбира се, когато мисли кой полилей да окачи в хола, спалнята или кухнята, никой не измерва интензитета на осветлението с луксметър. Въпреки това е много полезно да знаете в общи линии коя светлина ще бъде по-удобна за очите.

Таблица 1 показва стандартите за осветеност на жилищни помещения:

маса 1

Таблица 2 показва стандартите за осветление за офиси

У дома, без специално оборудване, е трудно да се измери осветлението в помещенията и следователно, за да разберете коя лампа да изберете, трябва да обърнете внимание на цвета (студен, неутрален или топъл) и броя на ватовете. В стаите за отдих е по-добре да използвате не много ярки, а в работните помещения - с по-интензивна светлина.

Тъй като естествената светлина е най-приятна за очите, в домашната среда трябва да се предпочитат лампи, които дават топла светлина. Когато се приберем у дома, очите ни определено имат нужда от почивка след напрегнатия работен ден. Правилно оразмерени лампи за полилеии лампите ще ви помогнат да създадете правилната интензивност на осветлението.