Lysintensitet og metoder for å måle den. Bølgeoptikk

Det er veldig vanskelig å erstatte solen for en plante. Prøv å skru på en lampe i et rom på en solrik dag, og du vil forstå hvor lite lys den kan gi til planter.

For det menneskelige øyet er lys energibølger som strekker seg fra 380 nanometer (nm) (fiolett) til 780 nm (rød). Bølgelengdene som er viktige for fotosyntesen ligger mellom 700 nm (rød) og 450 nm (blå). Dette er spesielt viktig å vite når du bruker kunstig belysning, fordi det i dette tilfellet ikke er en jevn fordeling av bølger av forskjellige lengder, som med sollys. Dessuten, på grunn av lampens design, kan noen deler av spekteret være mer intense enn andre. I tillegg er det menneskelige øyet bedre til å oppfatte bølger med bølgelengder som er lite egnet for planter. Som et resultat kan det vise seg at noe belysning virker hyggelig og lyst for oss, men for planter vil det være upassende og svakt.

Lysintensitet innendørs og utendørs

Intensiteten til lys som faller på et bestemt plan måles i enheten "lux". Om sommeren, ved solfylte middagstider, når lysintensiteten på våre breddegrader 100 000 lux. På ettermiddagen synker lysstyrken til 25 000 lux. Samtidig, i skyggen, avhengig av dens tetthet, vil det bare være en tiendedel av denne verdien eller enda mindre.

I hus er lysstyrken enda mindre, siden lyset ikke faller direkte dit, men svekkes av andre hus eller trær. Om sommeren, på et sørvindu, rett bak glasset (det vil si i vinduskarmen), når lysintensiteten i beste fall fra 3000 til 5000 lux, og avtar raskt mot midten av rommet. I en avstand på 2-3 meter fra vinduet vil det være ca 500 lux.

Minimumsmengden lys hver plante trenger for å overleve er omtrent 500 lux. I svakere lys vil den uunngåelig dø. For normalt liv og vekst trenger selv upretensiøse planter med lite lysbehov minst 800 lux.

Hvordan måle belysning?

Det menneskelige øyet er ikke i stand til å bestemme lysets absolutte intensitet fordi det er utstyrt med evnen til å tilpasse seg belysning. I tillegg oppfatter det menneskelige øyet bedre bølger av slike lengder som er lite egnet for planter.

Hva å gjøre? En spesiell enhet - en lux-måler - kan hjelpe. Når du kjøper det, er det veldig viktig å være oppmerksom på hvilket område av lysspekteret (bølgelengden) det er i stand til å måle. Ellers kan det skje at man ved måling havner på en bølgelengde som er uegnet for planter. Husk - en lux-meter, selv om den er mer nøyaktig enn det menneskelige øyet, oppfatter også et begrenset utvalg av lysbølger.

Et kamera eller fotoeksponeringsmåler er egnet for å vurdere lysintensiteten. Men siden når du fotograferer, blir ikke belysningen målt i "lux", må du utføre en passende omberegning.

Målingen utføres som følger:

1.Sett ISO til 100 og blenderåpning til 4.

2. Plasser et hvitt stykke papir på stedet der du vil måle lysintensiteten og rett kameraet mot det.

3. Bestem lukkerhastigheten.

4. Lukkerhastighetsnevneren multiplisert med 10 vil gi en omtrentlig lux-verdi.

Eksempel: hvis eksponeringstiden var 1/60 sekund, tilsvarer dette 600 lux.

Basert på materialer:

Paleeva T.V. "Dine blomster. Pleie og behandling", M.: Eksmo, 2003;

Anita Paulisen “Blomster i huset”, M.: Eksmo, 2004;

Vorontsov V.V. "Omsorg for innendørs planter. Praktiske råd for blomsterelskere”, M.: ZAO “Fiton+”, 2004;

Bespalchenko E. A. "Tropiske prydplanter for hjem, leilighet og kontor", LLC PKF "BAO", Donetsk, 2005;

D. Gosse, "Selv solen trenger hjelp", magasinet "Vestnik Florist", nr. 3, 2005.

La oss fastslå forholdet mellom forskyvningen x av partikler i mediet som deltar i bølgeprosessen og avstanden y til disse partiklene fra kilden til svingninger O for et hvilket som helst tidspunkt. alle etterfølgende hensyn

vil også være sant for en langsgående bølge. La kildesvingningene være harmoniske (se § 27):

hvor A er amplituden, sirkulær frekvens av svingninger. Da vil også alle partikler i mediet komme i harmonisk vibrasjon med samme frekvens og amplitude, men med ulike faser. En sinusformet bølge vises i mediet, vist i fig. 58.

Bølgegrafen (fig. 58) er overfladisk lik den harmoniske oscillasjonsgrafen (fig. 46), men i hovedsak er de forskjellige. Oscillasjonsgrafen representerer forskyvningen av en gitt partikkel som funksjon av tid. Bølgegrafen representerer avhengigheten av forskyvningen av alle partikler i mediet av avstanden til kilden til oscillasjoner på et gitt tidspunkt. Det er som et øyeblikksbilde av en bølge.

La oss vurdere en viss partikkel C som ligger i en avstand y fra kilden til svingninger (partikkel O). Det er åpenbart at hvis partikkel O allerede oscillerer, så oscillerer partikkel C fortsatt bare hvor er tidspunktet for forplantning av svingninger fra til C, dvs. tiden hvor bølgen reiste veien y. Da skal ligningen for vibrasjon av partikkel C skrives som følger:

Men hvor er hastigheten på bølgeutbredelsen? Deretter

Relasjon (23), som lar oss bestemme forskyvningen av et hvilket som helst punkt på bølgen til enhver tid, kalles bølgeligningen. Ved å introdusere bølgelengden X i betraktning som avstanden mellom de to nærmeste punktene på bølgen som er i samme fase, for eksempel mellom to tilstøtende bølgetopper, kan vi gi bølgeligningen en annen form. Åpenbart er bølgelengden lik avstanden som oscillasjonen forplanter seg over en periode med en hastighet

hvor er frekvensen til bølgen. Deretter erstatter vi i ligningen og tar i betraktning at vi får andre former for bølgeligningen:

Siden passasjen av bølger er ledsaget av vibrasjoner av partikler av mediet, beveger vibrasjonsenergien seg i rommet sammen med bølgen. Energien som overføres av en bølge per tidsenhet gjennom en enhetsareal vinkelrett på strålen kalles bølgeintensitet (eller energiflukstetthet). Vi får et uttrykk for bølgeintensiteten

Bølgeprosessen er assosiert med forplantning av energi (E) i verdensrommet. Den kvantitative energien som er karakteristisk for denne prosessen er energiflyt (F) - forholdet mellom energien som overføres av en bølge gjennom en bestemt overflate og tiden (t) som denne overføringen skjer. Hvis energioverføring skjer jevnt, da: Ф = E/t, og for det generelle tilfellet representerer strømmen den deriverte av energi med hensyn til tid - Ф = d E / d t. Enheten for energiflyt er den samme som kraftenheten J/s = W.

Bølgeintensitet (eller energiflukstetthet) (I)-forholdet mellom energifluks og arealet (S) av en overflate som er plassert vinkelrett på retningen for bølgeutbredelsen. For å fordele energi jevnt over overflaten som bølgen passerer gjennom I = F/S, og i det generelle tilfellet - I = dФ / dS. Intensitet måles i W/m2.

Merk at intensitet er den fysiske parameteren som på primærnivå bestemmer graden av fysiologisk følelse som oppstår under påvirkning av en bølgeprosess (for eksempel lyd eller lys).

La oss forestille oss det som et parallellepipedum med lengde l området av mediet der bølgen forplanter seg. Arealet av den parallellepipediserte overflaten, som er vinkelrett på retningen til bølgehastigheten v, vil bli betegnet med S(se fig.9) . La oss introdusere den volumetriske energitettheten til oscillerende bevegelse w, som representerer mengden energi per volumenhet:
w = E / V. I løpet av t gjennom plattformen S energi vil passere lik produktet av volumet V = l S = v t S på volumetrisk energitetthet:

E = w v t S .(25)

Ved å dele venstre og høyre side av formel (25) med tid og område, får vi et uttrykk som relaterer intensiteten til bølgen og hastigheten på dens forplantning. En vektor hvis modul er lik intensiteten til bølgen, og hvis retning faller sammen med retningen for dens utbredelse kalles Umov vektor :

Formel (26) kan presenteres i en litt annen form. Tatt i betraktning at energien til harmoniske vibrasjoner (se formel (7)) og uttrykke massen m gjennom materiens tetthet r og volum V, for den volumetriske energitettheten får vi: w =. Deretter har formel (26) formen:

. (27)

Så intensiteten til en elastisk bølge, bestemt av Umov-vektoren, er direkte proporsjonal med hastigheten på dens forplantning, kvadratet på amplituden til partikkelsvingninger og kvadratet på oscillasjonsfrekvensen.

Lys spiller en stor rolle ikke bare i interiøret, men også i livene våre generelt. Tross alt avhenger effektiviteten av arbeidet, så vel som vår psykologiske tilstand, av riktig belysning av rommet. Lys gir en person muligheten til ikke bare å se, men også å evaluere fargene og formene til omkringliggende objekter.

Naturlig lys er selvfølgelig mest behagelig for menneskelige øyne. Med denne belysningen er alt veldig godt synlig og uten fargeforvrengning. Men naturlig lys er ikke alltid tilstede, i mørket må man for eksempel nøye seg med kunstige lyskilder.

For å forhindre at øynene dine anstrenges og synet ditt forverres, er det nødvendig å skape optimale forhold for lys og skygge, og skape den mest behagelige belysningen.

Den mest behagelige belysningen for øynene er naturlig

Belysning, som mange andre faktorer, vurderes etter kvantitative og kvalitative parametere. Kvantitative egenskaper bestemmes av lysets intensitet, og kvalitative egenskaper bestemmes av dets spektrale sammensetning og fordeling i rommet.

Hvordan og i hvilke termer måles lysintensiteten?

Lys har mange egenskaper og hver har sin egen måleenhet:

• Lysstyrke karakteriserer mengden lysenergi som overføres over en viss tid i alle retninger. Det måles i candela (cd), 1 cd er omtrent lik intensiteten til lyset som sendes ut av ett brennende stearinlys;
• Lysstyrke måles også i candelaer, i tillegg er det slike måleenheter som stilbe, apostilbe og lambert;
• Belysning er forholdet mellom lysstrømmen som faller på et bestemt område og overflaten. Det måles i lux.

Det er belysning som er en viktig indikator for riktig funksjon av synet. For å bestemme denne verdien brukes en spesiell måleenhet. Det kalles en lux-måler.

En luxmåler er en enhet for måling av belysning.

Denne enheten består av en lysmottaker og en måledel, den kan være av pekertype eller elektronisk. Lysmottakeren er en fotocelle som omdanner lysbølgen til et elektrisk signal og sender den til måledelen. Denne enheten er et fotometer og har en spesifisert spektral følsomhet. Den kan brukes til å måle ikke bare synlig lys, men også infrarød stråling, etc.

Denne enheten brukes både i industrielle lokaler og i utdanningsinstitusjoner, så vel som hjemme. Hver type aktivitet og yrke har sine egne standarder for hva lysintensiteten skal være.

Komfortabel lysintensitet

Visuell komfort avhenger av mange faktorer. Selvfølgelig er det mest behagelige for det menneskelige øyet sollys. Men den moderne livsrytmen dikterer sine egne regler, og veldig ofte må du jobbe eller bare være i kunstig lys.

Produsenter av lysarmaturer og lamper prøver å lage lyskilder som vil møte egenskapene til folks visuelle oppfatning og skape den mest behagelige lysintensiteten.

Lys fra en glødelampe formidler mest nøyaktig naturlige nyanser

Konvensjonelle glødelamper bruker en varm kilde som lyskilde, og derfor ligner dette lyset mest på naturlig lys.

Lamper er delt inn i følgende kategorier basert på hvilken type lys de produserer:

• varmt lys med rødlige nyanser, det er godt egnet for et hjemmemiljø;
• nøytralt lys, hvitt, brukes til å belyse arbeidsplasser;
• kaldt lys, blåaktig, beregnet for steder hvor det utføres høypresisjonsarbeid eller for steder med varmt klima.

Det er viktig ikke bare hvilken type lamper det er, men også utformingen av selve lampen. lampe eller lysekroner: hvor mange pærer er skrudd inn der lyset er rettet, om skyggene er lukkede eller åpne - alle disse funksjonene må tas i betraktning når du velger en lysarmatur.

Belysningsstandarder er registrert i flere dokumenter, de viktigste er: SNiP (byggeforskrifter og forskrifter) og SanPiN (sanitære regler og forskrifter). Det er også MGSN (Moskva bybyggekoder), samt deres eget sett med regler for hver region.

Det er på bakgrunn av alle disse dokumentene det tas stilling til hva lysstyrken skal være.

Selvfølgelig, når du tenker på hvilken lysekrone som skal henge i stuen, soverommet eller kjøkkenet, er det ingen som måler lysintensiteten ved hjelp av en lux-måler. Men å vite generelt hvilket lys som vil være mer behagelig for øynene er veldig nyttig.

Tabell 1 viser belysningsstandarder for boliger:

Tabell 1

Tabell 2 viser belysningsstandarder for kontorer

Hjemme, uten spesialutstyr, er det vanskelig å måle innendørs belysning, og derfor for å forstå hvilken lampe du skal velge, bør du være oppmerksom på fargen (kald, nøytral eller varm) og antall watt. I rekreasjonsrom er det bedre å bruke ikke for lyse rom, og i arbeidsrom - med mer intenst lys.

Siden naturlig lys er mest behagelig for øynene, bør preferanse i hjemmemiljøet gis til lamper som gir varmt lys. Når vi kommer hjem trenger øynene våre definitivt hvile etter en travel dag på jobben. Riktig valgte lysstyrkelamper for lysekroner og lamper vil bidra til å skape belysning som er passende i intensitet.