ความเข้มของแสงและวิธีการวัด เลนส์คลื่น

การเปลี่ยนพืชด้วยแสงแดดเป็นเรื่องยากมาก ลองเปิดโคมไฟในห้องในวันที่แดดจ้า แล้วคุณจะเข้าใจว่าแสงนั้นสามารถให้พืชได้น้อยเพียงใด

สำหรับสายตามนุษย์ แสงคือคลื่นพลังงานตั้งแต่ 380 นาโนเมตร (นาโนเมตร) (สีม่วง) ถึง 780 นาโนเมตร (สีแดง) ความยาวคลื่นที่สำคัญสำหรับการสังเคราะห์ด้วยแสงอยู่ระหว่าง 700 นาโนเมตร (สีแดง) และ 450 นาโนเมตร (สีน้ำเงิน) นี่เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งที่ต้องรู้เมื่อใช้แสงประดิษฐ์เพราะในกรณีนี้ไม่มีการกระจายคลื่นที่มีความยาวต่างกันอย่างสม่ำเสมอเช่นเดียวกับในแสงแดด ยิ่งไปกว่านั้น เนื่องจากการออกแบบของหลอดไฟ บางส่วนของสเปกตรัมอาจเข้มกว่า ส่วนอื่นๆ น้อยกว่านั้น นอกจากนี้สายตาของมนุษย์ยังรับรู้ความยาวคลื่นที่ไม่เหมาะกับพืชได้ดีกว่า เป็นผลให้อาจกลายเป็นว่าแสงบางอย่างจะดูน่ารื่นรมย์และสดใสสำหรับเรา แต่สำหรับพืชจะไม่เหมาะสมและอ่อนแอ

ความเข้มของแสงในร่มและกลางแจ้ง

ความเข้มของแสงที่ตกกระทบระนาบหนึ่งจะวัดเป็นหน่วย "ลักซ์" ในฤดูร้อน เวลาเที่ยงวันสุริยะ ความเข้มของแสงในละติจูดของเราสูงถึง 100,000 ลักซ์ ในช่วงบ่ายความสว่างของแสงจะลดลงเหลือ 25,000 ลักซ์ ในขณะเดียวกัน ในที่ร่ม ค่าความหนาแน่นจะเหลือเพียงหนึ่งในสิบของค่านี้หรือน้อยกว่านั้น ขึ้นอยู่กับความหนาแน่น

ในบ้านความเข้มของการส่องสว่างจะยิ่งน้อยลงเนื่องจากแสงไม่ได้ตกโดยตรง แต่จะถูกบ้านหรือต้นไม้อื่นทำให้อ่อนลง ในฤดูร้อนที่หน้าต่างทางทิศใต้ด้านหลังกระจก (นั่นคือที่ขอบหน้าต่าง) ความเข้มของแสงจะดีที่สุดตั้งแต่ 3,000 ถึง 5,000 ลักซ์และลดลงอย่างรวดเร็วไปที่กลางห้อง ที่ระยะ 2-3 เมตรจากหน้าต่างจะมีค่าประมาณ 500 ลักซ์

ปริมาณแสงขั้นต่ำที่พืชแต่ละชนิดต้องการเพื่อความอยู่รอดคือประมาณ 500 ลักซ์ ด้วยแสงที่อ่อนลง มันจะตายอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ สำหรับชีวิตปกติและการเจริญเติบโต แม้แต่พืชที่ไม่โอ้อวดซึ่งต้องการแสงเพียงเล็กน้อยก็ต้องการแสงอย่างน้อย 800 ลักซ์

วิธีการวัดแสง?

ตามนุษย์ไม่สามารถระบุความเข้มแสงที่แน่นอนได้เนื่องจากสามารถปรับให้เข้ากับแสงได้ นอกจากนี้ สายตาของมนุษย์ยังรับรู้ได้ดีกว่าเพียงแค่ความยาวคลื่นที่ไม่เหมาะกับพืชเท่านั้น

จะทำอย่างไร? อุปกรณ์พิเศษ - เครื่องวัดแสง - สามารถช่วยได้ เมื่อซื้อมันเป็นสิ่งสำคัญมากที่จะต้องใส่ใจกับช่วงของสเปกตรัมแสง (ความยาวคลื่น) ที่สามารถวัดได้ มิฉะนั้น อาจเกิดขึ้นได้ในระหว่างการวัดความยาวคลื่นที่ไม่เหมาะสมสำหรับพืช ข้อควรจำ - เครื่องวัดแสงแม้ว่าจะแม่นยำกว่าสายตามนุษย์ แต่ก็รับรู้ช่วงคลื่นแสงที่จำกัดเช่นกัน

ในการประเมินความเข้มของแสง กล้องหรือมาตรวัดระดับแสงของภาพถ่ายจึงเหมาะสม แต่เนื่องจากเมื่อถ่ายภาพ แสงไม่ได้วัดเป็น "ลักซ์" คุณจะต้องทำการแปลงที่เหมาะสม

การวัดดำเนินการดังนี้:

1. ตั้งค่า ISO เป็น 100 และรูรับแสงเป็น 4

2. วางกระดาษสีขาวในตำแหน่งที่คุณต้องการวัดความเข้มของแสงและเล็งกล้องไปที่กระดาษนั้น

3. ตั้งความเร็วชัตเตอร์ของคุณ

4. ตัวส่วนความเร็วชัตเตอร์คูณด้วย 10 จะได้ค่าลักซ์โดยประมาณ

ตัวอย่าง: หากเวลาเปิดรับแสงเท่ากับ 1/60 วินาที จะเท่ากับ 600 ลักซ์

ตามวัสดุ:

Paleeva T.V. “ดอกไม้ของคุณ การดูแลรักษา”, M.: Eksmo, 2003;

Anita Paulisen "ดอกไม้ในบ้าน", M.: Eksmo, 2004;

Vorontsov V. V. “ ดูแลพืชในร่ม คำแนะนำที่เป็นประโยชน์สำหรับคนรักดอกไม้”, มอสโก: ZAO Fiton+, 2004;

Bespalchenko E. A. "ไม้ประดับเมืองร้อนสำหรับบ้าน อพาร์ตเมนต์ และสำนักงาน", OOO PKF "BAO", Donetsk, 2005;

D. Gosse, "แม้แต่ดวงอาทิตย์ก็ต้องช่วย", นิตยสาร "Bulletin of the Florist", No. 3, 2005

ให้เราสร้างความสัมพันธ์ระหว่างการกระจัด x ของอนุภาคของตัวกลางที่มีส่วนร่วมในกระบวนการคลื่นและระยะทาง y ของอนุภาคเหล่านี้จากแหล่งกำเนิดการสั่นสะเทือน O ในช่วงเวลาใด ๆ เพื่อความชัดเจนยิ่งขึ้นเราพิจารณาคลื่นตามขวางแม้ว่า เหตุผลที่ตามมาทั้งหมด

ก็จะเป็นจริงสำหรับคลื่นตามยาว ให้การสั่นของแหล่งที่มาเป็นแบบฮาร์มอนิก (ดู§ 27):

โดยที่ A คือแอมพลิจูด ความถี่แบบวงกลมของการสั่น จากนั้นอนุภาคทั้งหมดในตัวกลางก็จะเกิดการสั่นแบบฮาร์มอนิกด้วยความถี่และแอมพลิจูดเดียวกัน แต่มีเฟสต่างกัน คลื่นไซน์ปรากฏขึ้นในตัวกลาง ดังแสดงในรูปที่ 58.

กราฟคลื่น (รูปที่ 58) มีลักษณะภายนอกคล้ายกับกราฟการสั่นของฮาร์มอนิก (รูปที่ 46) แต่โดยเนื้อแท้แล้วต่างกัน กราฟโยกเยกแสดงถึงการกระจัดของอนุภาคที่กำหนดเป็นฟังก์ชันของเวลา กราฟคลื่นแสดงการพึ่งพาการกระจัดของอนุภาคทั้งหมดของตัวกลางตามระยะทางไปยังแหล่งกำเนิดการสั่นสะเทือน ณ เวลาที่กำหนด มันเป็นภาพของคลื่น

พิจารณาอนุภาค C ที่ระยะ y จากแหล่งกำเนิดการสั่น (อนุภาค O) เห็นได้ชัดว่า ถ้าอนุภาค O สั่นอยู่แล้ว อนุภาค C จะสั่นก็ต่อเมื่อเวลาการแพร่กระจายของการแกว่งมาจากถึง C นั่นคือเวลาที่คลื่นเคลื่อนที่ไปตามเส้นทาง y จากนั้นควรเขียนสมการสำหรับการสั่นของอนุภาค C ดังนี้

แต่ความเร็วของการแพร่กระจายคลื่นอยู่ที่ไหน แล้ว

ความสัมพันธ์ (23) ซึ่งทำให้สามารถระบุการกระจัดของจุดใดๆ ของคลื่นได้ตลอดเวลา เรียกว่าสมการคลื่น โดยการกำหนดให้ความยาวคลื่น X เป็นระยะห่างระหว่างจุดที่ใกล้ที่สุดสองจุดของคลื่นที่อยู่ในเฟสเดียวกัน ตัวอย่างเช่น ระหว่างยอดคลื่นสองยอดที่อยู่ติดกัน เราสามารถให้สมการคลื่นในรูปแบบที่แตกต่างกันได้ เห็นได้ชัดว่าความยาวคลื่นเท่ากับระยะทางที่การสั่นเคลื่อนที่ในช่วงหนึ่งด้วยความเร็ว

ความถี่ของคลื่นอยู่ที่ไหน จากนั้นแทนที่ลงในสมการและพิจารณาว่าเราได้สมการคลื่นในรูปแบบอื่น:

เนื่องจากการเคลื่อนที่ของคลื่นมาพร้อมกับการสั่นของอนุภาคของตัวกลาง พลังงานของการสั่นจึงเคลื่อนที่ไปในอวกาศพร้อมกับคลื่นด้วย พลังงานที่ถ่ายโอนโดยคลื่นต่อหน่วยเวลาผ่านหน่วยพื้นที่ที่ตั้งฉากกับลำแสงเรียกว่า ความเข้มของคลื่น (หรือความหนาแน่นฟลักซ์ของพลังงาน) เราได้นิพจน์สำหรับความเข้มของคลื่น

กระบวนการของคลื่นเกี่ยวข้องกับการแพร่กระจายของพลังงาน (อี)ในที่ว่าง. ลักษณะพลังงานเชิงปริมาณของกระบวนการนี้คือ การไหลของพลังงาน (ฉ) - อัตราส่วนของพลังงานที่คลื่นถ่ายโอนผ่านพื้นผิวหนึ่งๆ ต่อเวลา (t) ในระหว่างที่การถ่ายโอนนี้เกิดขึ้น. หากการถ่ายโอนพลังงานสม่ำเสมอ ให้ทำดังนี้ F \u003d E / เสื้อและสำหรับกรณีทั่วไป การไหลแสดงถึงอนุพันธ์ของพลังงานตามเวลา - F \u003d d E / d t. หน่วยของการไหลของพลังงานจะเหมือนกับหน่วยของพลังงาน J/s = W

ความเข้มของคลื่น (หรือความหนาแน่นฟลักซ์ของพลังงาน) (I)-อัตราส่วนของฟลักซ์พลังงานต่อพื้นที่ (S) ของพื้นผิวที่ตั้งฉากกับทิศทางการแพร่กระจายของคลื่น. สำหรับการกระจายพลังงานอย่างสม่ำเสมอบนพื้นผิวที่คลื่นผ่าน ฉัน = F / Sและในกรณีทั่วไป - ฉัน = dF / dS. ความเข้มวัดเป็น W / m 2

โปรดทราบว่าความเข้มเป็นพารามิเตอร์ทางกายภาพที่กำหนดระดับของความรู้สึกทางสรีรวิทยาในระดับปฐมภูมิที่เกิดขึ้นภายใต้การกระทำของกระบวนการคลื่น (เช่น เสียงหรือแสง)

แสดงในรูปแบบของเส้นขนานที่มีความยาว ลส่วนหนึ่งของตัวกลางที่คลื่นแพร่กระจาย พื้นที่ของหน้าขนานซึ่งตั้งฉากกับทิศทางของความเร็วคลื่น v จะแสดงด้วย ส(ดูรูปที่ 9) . ให้เราแนะนำความหนาแน่นพลังงานเชิงปริมาตรของการเคลื่อนที่แบบสั่น ว,คิดเป็นพลังงานต่อหน่วยปริมาตร:
ว = อี /วี. ในระหว่าง ทีผ่านเว็บไซต์ สพลังงานเท่ากับผลคูณของปริมาตร V = ล ส =โวลต์ ที.เอสความหนาแน่นของพลังงานปริมาตร:

จ = วโวลต์ ที เอส .(25)

การแบ่งส่วนซ้ายและขวาของสูตร (25) ตามเวลาและพื้นที่ เราได้นิพจน์ที่เกี่ยวข้องกับความเข้มของคลื่นและความเร็วของการแพร่กระจาย เวกเตอร์ ซึ่งโมดูลัสเท่ากับความเข้มของคลื่นและทิศทางตรงกับทิศทางการแพร่กระจายเรียกว่า เวกเตอร์อุมอฟ :

สูตร (26) สามารถแสดงในรูปแบบที่แตกต่างกันเล็กน้อย พิจารณาว่าพลังงานของการสั่นของฮาร์มอนิก (ดูสูตร (7)) และแสดงออกถึงความเป็นมวลชน มผ่านความหนาแน่นของสสาร รและปริมาณ วีสำหรับความหนาแน่นของพลังงานเชิงปริมาตรที่เราได้รับ: ว =. จากนั้นสูตร (26) ใช้แบบฟอร์ม:

. (27)

ดังนั้น ความเข้มของคลื่นยืดหยุ่นที่กำหนดโดยเวกเตอร์ Umov จะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความเร็วในการแพร่กระจาย กำลังสองของแอมพลิจูดการสั่นของอนุภาค และกำลังสองของความถี่การสั่น

แสงมีบทบาทอย่างมากไม่เพียง แต่ในการตกแต่งภายในเท่านั้น แต่ยังรวมถึงชีวิตของเราโดยทั่วไปด้วย ท้ายที่สุดแล้วประสิทธิภาพในการทำงานรวมถึงสภาพจิตใจของเรานั้นขึ้นอยู่กับแสงสว่างที่ถูกต้องของห้อง แสงเปิดโอกาสให้บุคคลไม่เพียง แต่มองเห็น แต่ยังประเมินสีและรูปร่างของวัตถุรอบข้างด้วย

แน่นอนว่าแสงจากธรรมชาตินั้นสบายตาที่สุดสำหรับมนุษย์ ในแสงดังกล่าวทุกอย่างจะมองเห็นได้ดีและไม่มีสีผิดเพี้ยน แต่ไม่ได้มีแสงธรรมชาติเสมอไป เช่น ในความมืด คุณต้องใช้แหล่งกำเนิดแสงประดิษฐ์

เพื่อให้ดวงตาไม่เมื่อยล้าและการมองเห็นไม่เสื่อมลง จำเป็นต้องสร้างสภาวะที่เหมาะสมที่สุดสำหรับแสงและเงา โดยสร้างแสงที่สบายตาที่สุด

สำหรับดวงตา แสงที่สบายตาที่สุดคือแสงธรรมชาติ

แสงสว่างรวมถึงปัจจัยอื่น ๆ ได้รับการประเมินในแง่ของพารามิเตอร์เชิงปริมาณและคุณภาพ คุณลักษณะเชิงปริมาณถูกกำหนดโดยความเข้มของแสง ในขณะที่คุณลักษณะเชิงคุณภาพถูกกำหนดโดยองค์ประกอบสเปกตรัมและการกระจายในอวกาศ

วัดความเข้มของแสงอย่างไรและอย่างไร?

แสงมีคุณลักษณะหลายอย่างและแต่ละชนิดมีหน่วยวัดเป็นของตนเอง:

• ความเข้มของแสงกำหนดลักษณะปริมาณของพลังงานแสงที่ถ่ายโอนในช่วงเวลาหนึ่งไปยังทิศทางใดก็ได้ มีหน่วยวัดเป็นแคนเดลา (cd) โดย 1 cd มีค่าประมาณเท่ากับความเข้มของแสงที่ปล่อยออกมาจากเทียนไขหนึ่งเล่ม
• วัดความสว่างด้วยแคนเดลานอกจากนี้ยังมีหน่วยเช่น stilb, apostilb และ lambert
• การส่องสว่างคืออัตราส่วนของฟลักซ์การส่องสว่างที่ตกลงบนพื้นที่หนึ่งกับพื้นผิว มีหน่วยวัดเป็นลักซ์

แสงสว่างเป็นตัวบ่งชี้ที่สำคัญสำหรับการทำงานที่เหมาะสมของการมองเห็น ในการกำหนดค่านี้จะใช้อุปกรณ์วัดพิเศษ เรียกว่า ลักโซมิเตอร์

เครื่องวัดแสงเป็นอุปกรณ์สำหรับวัดความสว่าง

อุปกรณ์นี้ประกอบด้วยตัวรับแสงและส่วนวัด โดยอาจเป็นแบบพอยน์เตอร์หรือแบบอิเล็กทรอนิกส์ก็ได้ ตัวรับแสงคือโฟโตเซลล์ที่แปลงคลื่นแสงเป็นสัญญาณไฟฟ้าและส่งไปยังส่วนการวัด อุปกรณ์นี้เป็นโฟโตมิเตอร์และมีความไวของสเปกตรัมที่ระบุ ด้วยวิธีนี้ คุณสามารถวัดได้ไม่เพียงแค่แสงที่มองเห็นเท่านั้น แต่ยังรวมถึงรังสีอินฟราเรด ฯลฯ

อุปกรณ์นี้ใช้ทั้งในสถานที่อุตสาหกรรมและในสถานศึกษารวมถึงที่บ้าน สำหรับกิจกรรมและอาชีพแต่ละประเภท มีมาตรฐานสำหรับความเข้มของแสงที่ควรจะเป็น

ความเข้มของแสงที่สบายตา

ความสบายตาขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย ถึงตอนนี้ สิ่งที่ดึงดูดสายตามนุษย์มากที่สุดก็คือแสงแดด แต่จังหวะชีวิตสมัยใหม่กำหนดกฎของมันเอง และบ่อยครั้งมากที่คุณต้องทำงานหรือต้องอยู่ท่ามกลางแสงประดิษฐ์

ผู้ผลิตโคมไฟและโคมไฟกำลังพยายามสร้างแหล่งกำเนิดแสงที่สอดคล้องกับลักษณะเฉพาะของการรับรู้ทางสายตาของผู้คนและจะสร้างแสงที่สบายตาที่สุดในแง่ของความเข้ม

แสงจากหลอดไส้สร้างเฉดสีธรรมชาติได้อย่างแม่นยำที่สุด

หลอดไส้ธรรมดาใช้หลอดไส้สปริงเป็นแหล่งกำเนิดแสง ดังนั้นแสงนี้จึงคล้ายกับแสงธรรมชาติมากที่สุด

โคมไฟแบ่งออกเป็นประเภทต่อไปนี้ตามประเภทของแสงที่ให้:

• แสงที่อบอุ่นพร้อมเฉดสีแดงเหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมในบ้าน
• แสงกลาง สีขาว ใช้ส่องสว่างในที่ทำงาน
• แสงเย็น, สีน้ำเงิน, สำหรับสถานที่ที่มีการทำงานที่มีความแม่นยำสูงหรือสำหรับสถานที่ที่มีอากาศร้อน

สิ่งสำคัญไม่เพียง แต่เป็นของหลอดไฟประเภทใด แต่ยังรวมถึงการออกแบบของหลอดไฟด้วย โคมไฟหรือโคมไฟระย้า: จำนวนหลอดไฟที่ถูกขันเข้ากับทิศทางของแสง, เฉดสีที่ปิดหรือเปิด - ต้องคำนึงถึงคุณสมบัติเหล่านี้ทั้งหมดเมื่อเลือกอุปกรณ์ให้แสงสว่าง

มาตรฐานแสงสว่างได้รับการแก้ไขในเอกสารหลายฉบับ ที่สำคัญที่สุดคือ: SNiP (รหัสอาคารและข้อบังคับ) และ SanPiN (กฎและข้อบังคับด้านสุขอนามัย) นอกจากนี้ยังมี MGSN (รหัสการสร้างเมืองในมอสโก) ตลอดจนชุดกฎสำหรับแต่ละภูมิภาค

บนพื้นฐานของเอกสารเหล่านี้ทั้งหมดที่มีการตัดสินใจเกี่ยวกับความเข้มของแสงที่ควรจะเป็น

แน่นอนว่าเมื่อนึกถึงโคมระย้าที่จะแขวนในห้องนั่งเล่น ห้องนอน หรือห้องครัว ไม่มีใครวัดความเข้มของแสงด้วยเครื่องวัดแสง อย่างไรก็ตาม การทราบโดยทั่วไปว่าแสงชนิดใดจะสบายตากว่ากันนั้นมีประโยชน์มาก

ตารางที่ 1 แสดงมาตรฐานการส่องสว่างสำหรับที่พักอาศัย:

ตารางที่ 1

ตารางที่ 2 แสดงมาตรฐานแสงสว่างสำหรับสำนักงาน

ที่บ้านไม่มีอุปกรณ์พิเศษ การวัดแสงในสถานที่ทำได้ยาก ดังนั้นเพื่อให้เข้าใจว่าควรเลือกหลอดไฟแบบใด คุณควรใส่ใจกับสี (เย็น เป็นกลาง หรืออบอุ่น) และจำนวนวัตต์ ในห้องสันทนาการควรใช้ห้องที่ไม่สว่างเกินไปและในห้องทำงาน - ด้วยแสงที่เข้มข้นกว่า

เนื่องจากแสงธรรมชาติเป็นที่สบายตามากที่สุด จึงควรเลือกใช้โคมไฟที่ให้แสงอบอุ่นในสภาพแวดล้อมภายในบ้าน เมื่อเรากลับถึงบ้าน ดวงตาของเราต้องการการพักผ่อนอย่างแน่นอนหลังจากวันที่วุ่นวายกับการทำงาน โคมไฟที่มีขนาดเหมาะสมสำหรับ โคมไฟระย้าและโคมไฟจะช่วยสร้างความเข้มของแสงที่เหมาะสม