Розділ сьомий

ОСВІТЛЕННЯ ВИРОБНИЧИХ ПРИМІЩЕНЬ

7.1. Основні поняття світлотехніки. Світловий потік, сила світла, освітленість, яскравість поверхні, що світиться, коефіцієнт відображення світла.

Для нормальної життєдіяльності людини, особливо у умовах виробництва, значної ролі грає якість висвітлення. Погано освітлені небезпечні зони, сліпучі джерела світла, різкі тіні від предметів та обладнання погіршують орієнтацію працюючих, внаслідок чого не виключена можливість травмування. Недостатнє чи неправильне висвітлення робочих місць і всієї робочої зони викликає передчасне стомлення людини, може бути причиною як зниження продуктивність праці, а й нещасного випадку. Неправильно обрані під час проектування електричного освітлення освітлювальні прилади, а також порушення вимог глави «Електричне освітлення» Правил технічної експлуатації електроустановок можуть спричинити пожежу, вибух та інші аварії на виробництві.

Висвітлення виробничих приміщень та робочих місць може бути природним 1 штучним і поєднаним.

1 Розрахунок природного освітлення в основному зводиться до визначення площі світлових отворів (вікон) у приміщенні згідно з вказівками СНиП II 4-79 «Природне та штучне освітлення. Норми проектування».

Природний (сонячний) світло позитивно впливає на зір і в цілому на організм людини. Тому всі приміщення відповідно до Санітарних норм проектування промислових підприємств СН 245-71, як правило, повинні мати природне освітлення.

Штучне освітлення здійснюється за допомогою електричних джерел світла – ламп розжарювання, люмінесцентних чи інших газорозрядних ламп.

Основними величинами, що характеризують видиме світло, є світловий потік джерела світла, сила світла, освітленість, яскравість поверхні, що світиться, коефіцієнт відображення світла.

Світловий потік - це потужність світлової енергії, що оцінюється за світловим відчуттям, що сприймається зоровим органом людини. Одиницею виміру світлового потоку є люмен(Лм). Про цю одиниці можна судити з прикладу, що світловий потік лампи розжарювання потужністю (25 Вт, що споживається з електромережі) при напрузі 220 В становить близько 200 лм.

Сила світла характеризує його інтенсивність у різних точках освітлюваного простору. Сила світла дорівнює відношенню світлового потоку до кута тілесного ω, в межах якого світловий потік розподілено рівномірно: I=Φ/ω. За одиницю сили світла прийнято кандела(кд), що визначається еталонним джерелом світла. Таким чином, люмен є світловий потік, що випромінюється точковим джерелом світла в тілесному (просторовому) куті в один стерадіан (ст) при силі світла в 1 кд.

Освітленість (Е) - поверхнева щільність падаючого на цю поверхню світлового потоку, що вимірюється в люксах (лк), тобто E=Φ/S; 1 лк дорівнює 1 лм/м2.

Яскравість L - світлова величина, що безпосередньо сприймається оком, вона визначається значенням сили світла, що випромінюється з одиниці площі поверхні в заданому напрямку під кутом α, де L = Iρ/S, ρ- коефіцієнт відображення поверхні, ρ = Φ отр /Φ пад, т е. дорівнює відношенню світлового потоку, відбитого від поверхні, до падаючого на неї світловому потоку.

Одним із найцікавіших та неоднозначним явищем нашого світу є світло. Для фізики це один із основних параметрів численних розрахунків. За допомогою світла вчені сподіваються знайти розгадку існування нашого всесвіту, а також відкрити нові можливості для людства. У повсякденному житті світло також має велике значення, особливо при створенні якісного освітлення у різних приміщеннях.

Одним із важливих параметрів світла є його сила, що характеризує потужність даного явища. Саме силі світла та розрахунку цього параметра буде присвячена дана стаття.

Загальні відомості про поняття

У фізиці під силою світла (Iv) мається на увазі потужність світлового потоку, що визначається всередині конкретного кута тіла. З цього поняття випливає, що під даним параметром мається на увазі не все світло, що існує в просторі, а лише та його частина, яка випромінюється в певному напрямку.

Залежно від наявного джерела випромінювання цей параметр буде збільшуватися або зменшуватися. На його зміни чинитиме прямий вплив значення тілесного кута.

Зверніть увагу! У деяких ситуаціях сила світла буде однаковою для кута будь-якого значення. Це можливо у тих ситуаціях, коли джерело світлового випромінювання створює рівномірне висвітлення простору.

Цей параметр відображає фізичну властивість світла, завдяки чому вона відрізняється від таких вимірів, як яскравість, яка відображає суб'єктивні відчуття. Крім цього сила світла у фізиці сприймається як потужність. Якщо точніше, вона оцінюється як одиниця потужності. При цьому потужність тут відрізняється від свого звичного поняття. Тут потужність залежить тільки від енергії, яку випромінює освітлювальна установка, а й від такого поняття, як довжина хвилі.
Варто відзначити, що чутливість людей до світлового випромінювання залежить від довжини хвилі. Ця залежність знайшла свій відбиток у функції щодо спектральної світлової ефективності. При цьому сама сила світла залежить від світлової ефективності величиною. При довжині хвилі 550 нанометрів (зелений колір) цей параметр набуде свого максимального значення. Внаслідок цього очі людини будуть більш менш чутливі до світлового потоку при різних параметрах довжини хвилі.
Одиниця виміру даного показника є кандел (кд).

Зверніть увагу! Сила випромінювання, яке походить від однієї свічки, буде приблизно дорівнює одній канделі. Міжнародна свічка, що раніше застосовувалася для формули розрахунку, дорівнювала 1,005 кд.

Свічення однієї свічки

У окремих випадках застосовується застаріла одиниця виміру – міжнародна свічка. Але у світі вже практично скрізь використовується одиниця виміру цієї величини – кандела.

Діаграма фотометричного параметра

Iv є найбільш важливим фотометричним параметром. Крім цієї величини до найважливіших фотометричних параметрів відноситься яскравість, а також освітленість. Всі ці чотири величини активно використовуються при створенні системи освітлення у найрізноманітніших приміщеннях. Без них неможливо оцінити необхідний рівень освітленості кожної окремої ситуації.

Чотири найважливіші світлові характеристики

Для простоти розуміння даного фізичного явища необхідно розглянути діаграму, що зображує площину, що відбиває поширення світла.

Діаграма для сили світла

Завдяки діаграмі видно, що Iv залежить від напрямку джерела випромінювання. Це означає, що для світлодіодної лампочки, для якої напрямок максимального випромінювання буде прийнято за 0°, тоді при вимірі потрібної нам величини у напрямку 180° вийде менше значення, ніж для напрямку 0°.
Як видно, на діаграмі випромінювання, яке поширюється двома джерелами (жовтий та червоний), охоплюватиме рівну площу. При цьому жовте випромінювання буде розсіяним, за аналогією зі світлом свічки. Його потужність приблизно дорівнюватиме 100 кд. Причому значення цієї величини буде однаковою у всіх напрямках. У той же час червоний буде спрямованим. У положенні 0° він матиме максимальне значення 225 кд. При цьому це значення буде зменшуватися у разі відхилення від 0°.

Позначення параметра СІ

Оскільки Iv є фізичною величиною, її можна розрахувати. Для цього використовується спеціальна формула. Але перш, ніж дійти до формули, необхідно дати раду тому, як шукана величина записується у системі СИ. У цій системі наша величина буде відображатися як J (іноді вона позначається як I), одиниця виміру якої буде кандел (кд). Одиниця виміру відображає, що Iv, що випускається повним випромінювачем на площі перерізу 1/600000 м2. буде прямувати в перпендикулярному даному перерізі напрямку. При цьому температура випромінювача буде раною рівнем, при якому при тиску 101325 Па спостерігатиметься затвердіння платини.

Зверніть увагу! Через канделу можна визначити решту фотометричних одиниць.

Оскільки світловий потік у просторі поширюється нерівномірно, необхідно ввести таке поняття, як тілесний кут. Він зазвичай позначається символом .
Сила світла використовується для розрахунків, коли застосовується формула розмірності.При цьому ця величина через формули пов'язана зі світловим потоком. У такій ситуації світловий потік буде твором Iv на тілесний кут, до якого поширюватиметься випромінювання.
Світловий потік (Фv) є добутком сили світла на тілесний кут, в якому поширюється потік. Ф=I .

Формула світлового потоку

З цієї формули випливає, що Фv являє собою внутрішній потік, що розповсюджується в межах конкретного кута тіла (один стерадіан) за наявності Iv в одну канделу.

Зверніть увагу! Під стерадіаном розуміють тілесний кут, що вирізує на поверхні сфери ділянку, що дорівнює квадрату радіусу даної сфери.

При цьому через світлове випромінювання можна зв'язати Iv та потужність. Адже під Фv розуміється ще й величина, що характеризує потужність випромінювання світлового випромінювання при сприйнятті його усередненим людським оком, що має чутливість до випромінювання певної частоти. В результаті з наведеної вище формули можна вивести наступне рівняння:

Формула для сили світла

Це добре видно з прикладу світлодіодів. У таких джерелах світлового випромінювання його сила зазвичай виявляється рівною споживаної потужності. В результаті, що вищий споживання електроенергії, то вищий рівень випромінювання.
Як бачимо, формула для розрахунку потрібної нам величини не така й складна.

Додаткові варіанти розрахунку

Оскільки розподіл випромінювання, що від реального джерела у простір, буде нерівномірно, то Фv не зможе виступати ролі вичерпної характеристикою джерела. Але тільки за винятком ситуації, коли одночасно з цим не визначатиметься розподіл випромінювання, що випускається, за різноманітними напрямками.
Щоб охарактеризувати розподіл Фv у фізиці, використовують таке поняття, як просторової щільності випромінювання світлового потоку для різних напрямків простору. В даному випадку для Iv необхідно використовувати вже знайому формулу, але в дещо доповненому вигляді:

Друга формула для розрахунку

Ця формула дозволить оцінити необхідну величину у різних напрямках.

Висновок

Сила світла займає важливе місце у фізиці, а й у приземлених, побутових моментах. Цей параметр особливо важливий для освітлення, без якого неможливе існування звичного світу. При цьому це значення використовується не тільки в розробці нових освітлювальних приладів з більш вигідними технічними характеристиками, але і за певних розрахунків, пов'язаних з організацією системи підсвічування.

Підсвічування будівель ґрунтовими світильниками - огляд найпопулярніших, монтаж
Дитячі люстри для кімнати дівчинки: критерії вибору

Запитання держекзамену з дисципліни «Електричне освітлення»

Самі собою енергія і потік випромінювання що неспроможні свідчити про більшому чи меншому сприйнятті людиною цього випромінювання. Дійсно, якщо випромінювання знаходяться в інфрачервоній або ультрафіолетовій області, то якою б потужністю вони не мали, для ока людини вони залишаться невидимими. Якщо випромінювання однакової потужності належать видимій області спектру, людина сприйматиме їх по-різному: більшою мірою при довжинах хвиль близько 555 нм (жовті та зелені випромінювання) і значно слабше на межах видимого діапазону (червоні та фіолетові). Отже, з метою оцінки сприйняття випромінювань людиною необхідно враховувати як енергію випромінювання, а й відносну спектральну чутливість ока, що є функцією довжини хвилі випромінювання.

Світловий потік Ф- Потужність потоку випромінювання, що оцінюється за світловим відчуттям, яке вона викликає у селективного приймача - стандартного фотометричного спостерігача, крива відносної спектральної чутливості ока якого стандартизована МКО. Інакше кажучи, світловий потік це ефективно перетворений оком потік випромінювання.

За одиницю світлового потокувідповідно до міжнародної угоди прийнято люмен (лм).

Постійного переказного коефіцієнта з Ватт (променистий потік) в люмени (світловий потік) немає. Точніше, такий коефіцієнт існує, але різний для різних довжин хвиль.

Сила світла I- Це просторова щільність світлового потоку в заданому напрямку:

I a = dФ/dw,

де Ф‑ світловий потік, лм;

w ‑ тілесний (просторовий) кутз вершиною в точці розташування джерела світла, у якого рівномірно розподілений цей світловий потік, порівн.

За одиницю тілесного кута - стерадіан (СР) - приймається кут, який, маючи вершину в центрі сфери, вирізує на її поверхні сферичний ділянку, по площі дорівнює квадрату радіусу.

Тілесний кут сфери дорівнює 4π.

Одиницею сили світла відповідно до рішення, прийнятого 13-ю Генеральною конференцією з мір і ваги в 1967 р., служить кандела [кд]. Кандела – основна одиниця в системі Сінарівні з метром, кілограмом, секундою, ампером та ін.

Освітленість Е- Це поверхнева щільність падаючого світлового потоку. Освітленість елемента поверхні у заданій точці визначається ставленням світлового потоку dФ, що падає на елемент поверхні, що розглядається, до площі dS 2(індексом 2 прийнято позначати освітлювану поверхню) цього елемента поверхні: Е = dФ/dS 2.

Одиницею освітленості є люкс (лк). Люкс дорівнює освітленості поверхні площею в 1м 2 по якій рівномірно розподілений світловий потік в 1 лм:

Освітленість елемента поверхні, створювана точковим джерелом, пропорційна силі світла і косинусу кута падіння світла на поверхню, що освітлюється, і назад пропорційна квадрату відстані від джерела світла до цієї поверхні.

Яскравість L a‑ це поверхнева щільність сили світла заданому напрямі, тобто. відношення сили світла в заданому напрямку до площі проекції поверхні, що світиться на площину, перпендикулярну даному напрямку.

Одиницею яскравості служить кандела на квадратний метр (кд/м 2).

Рівень відчуття світла людиною залежить від яскравості об'єкта, що світиться.

Конвертер довжини та відстані Конвертер маси Конвертер мір об'єму сипких продуктів і продуктів харчування Конвертер площі Конвертер об'єму та одиниць вимірювання в кулінарних рецептах Конвертер температури Конвертер тиску, механічної напруги, модуля Юнга Конвертер енергії та роботи Конвертер сили Конвертер сили Конвертер часу теплової ефективності та паливної економічності Конвертер чисел у різних системах числення Конвертер одиниць вимірювання кількості інформації Курси валют Розміри жіночого одягу та взуття Розміри чоловічого одягу та взуття Конвертер кутової швидкості та частоти обертання Конвертер прискорення Конвертер кутового прискорення Конвертер густини Конвертер питомого об'єму Конвертер Конвертер крутного моменту Конвертер питомої теплоти згоряння (за масою) Конвертер щільності енергії та питомої теплоти згоряння палива (за обсягом) Конвертер різниці температур Конвертер коефіцієнта енту теплового розширення Конвертер термічного опору Конвертер питомої теплопровідності Конвертер питомої теплоємності Конвертер енергетичної експозиції та потужності теплового випромінювання Конвертер щільності теплового потоку Конвертер коефіцієнта тепловіддачі Конвертер об'ємної витрати Конвертер масової витрати Конвертер молярної витрати Конвертер концентрації абсолютної) в'язкості Конвертер кінематичної в'язкості Конвертер поверхневого натягу Конвертер паропроникності Конвертер паропроникності та швидкості переносу пари Конвертер рівня звуку Конвертер чутливості мікрофонів Конвертер рівня звукового тиску (SPL) Конвертер рівня звукового тиску з можливістю вибору опорного тиску Конвертер ярк графіці Конвертер частоти і довжини хвилі Оптична сила в діоптрію х і фокусна відстань Оптична сила в діоптріях і збільшення лінзи (×) Конвертер електричного заряду Конвертер лінійної щільності заряду Конвертер об'ємної щільності заряду Конвертер електричного струму Конвертер лінійної щільності струму Конвертер поверхневої напруги Конвертер поверхневої щільності електричного опору Конвертер питомого електричного опору Конвертер електричної провідності Конвертер питомої електричної провідності Електрична ємність Конвертер індуктивності Конвертер Американського калібру проводів Рівні в dBm (дБм або дБмВт), dBV (дБВ), ватах та ін. одиницях Конвертер магніторушійної сили Конвертер напруженості магнітного поля Конвертер магнітного потоку Конвертер магнітної індукції Радіація. Конвертер потужності поглиненої дози іонізуючого випромінювання Радіоактивність. Конвертер радіоактивного розпаду Радіація. Конвертер експозиційної дози. Конвертер поглиненої дози Конвертер десяткових приставок Передача даних Конвертер одиниць типографіки та обробки зображень Конвертер одиниць вимірювання об'єму лісоматеріалів Обчислення молярної маси Періодична система хімічних елементів Д. І. Менделєєва

Вихідна величина

Перетворена величина

люкс метр-кандела сантиметр-кандела фут-кандела фот нокс кандела-стерадіан на кв. метр люмен на кв. метр люмен на кв. сантиметр люмен на кв. фут ват на кв. см (при 555 нм)

Детальніше про освітленість

Загальні відомості

Освітленість – це світлова величина, яка визначає кількість світла, що потрапляє на певну площу поверхні тіла. Вона залежить від довжини хвилі світла, тому що людське око сприймає яскравість світлових хвиль різної довжини, тобто різного кольору по-різному. Освітленість обчислюють окремо для хвиль різної довжини, тому що люди сприймають світло з довжиною хвилі в 550 нанометрів (зелений), і кольори, що знаходяться поряд у спектрі (жовтий та помаранчевий), як найяскравіші. Світло, що утворюється більш довгими або короткими хвилями (фіолетовий, синій, червоний) сприймається як більш темне. Часто освітленість пов'язують із поняттям яскравості.

Освітленість обернено пропорційна площі, на яку падає світло. Тобто, при освітленні поверхні однією і тією ж лампою, освітленість більшої площі буде меншою, ніж освітленість меншої площі.

Різниця між яскравістю та освітленістю

Яскравість Освітленість

У російській мові слово "яскравість" має два значення. Яскравість може означати фізичну величину, тобто характеристику тіл, що світяться, рівну відношенню сили світла в певному напрямку до площі проекції поверхні, що світиться на площину, перпендикулярну цьому напрямку. Також вона може визначати більш суб'єктивне поняття про загальну яскравість, яке залежить від багатьох факторів, наприклад особливостей очей того, хто дивиться на це світло, чи кількості світла у навколишньому середовищі. Чим менше світла навколо, тим яскравіше здається джерело світла. Щоб не плутати ці два поняття з освітленістю, варто запам'ятати, що:

яскравістьхарактеризує світло, відбитийвід поверхні тіла, що світиться або посилається цією поверхнею;

освітленістьхарактеризує падаючийна освітлювану поверхню світло.

В астрономії яскравість характеризує як випромінюючу (зірки), так і відбиваючу (планети) здатність поверхні небесних тіл та вимірюється за фотометричною шкалою зоряних яскравостей. Причому, чим яскравіша зірка, тим менша величина її фотометричної яскравості. Найяскравіші зірки мають негативну величину зоряної яскравості.

Одиниці виміру

Освітленість найчастіше вимірюють в одиницях СІ люксах. Один люкс дорівнює одному люмен на квадратний метр. Ті, хто воліють метричні одиниці імперські, використовують для вимірювання освітленості фут-канделу. Часто її застосовують у фотографії та кіно, а також у деяких інших областях. Фут у назві використовується тому, що одна фут-кандела позначає освітленість однією канделою поверхні один квадратний фут, яку вимірюють на відстані одного фута (трохи більше 30 см).

Фотометр

Фотометр – це пристрій, який вимірює освітленість. Зазвичай світло надходить на фотодетектор, перетворюється на електричний сигнал і вимірюється. Іноді зустрічаються фотометри, які працюють за іншим принципом. Більшість фотометрів показують інформацію про освітленість у люксах, хоча іноді використовуються й інші одиниці. Фотометри, звані експонометрами, допомагають фотографам та операторам визначити витримку та діафрагму. Крім цього фотометри використовують для визначення безпечної освітленості на робочому місці, в рослинництві, в музеях та в багатьох інших галузях, де необхідно знати та підтримувати певну освітленість.

Освітленість та безпека на робочому місці

Робота у темному приміщенні загрожує погіршенням зору, депресією та іншими фізіологічними та психологічними проблемами. Саме тому багато правил охорони праці включають вимоги щодо мінімальної безпечної освітленості робочого місця. Вимірювання зазвичай проводять фотометром, який видає кінцевий результат залежно від площі поширення світла. Це необхідно для того, щоб забезпечити достатню освітленість у всьому приміщенні.

Освітленість у фото- та відеозйомці

У більшості сучасних камер є вбудовані експонометри, які спрощують роботу фотографа чи оператора. Експонометр необхідний для того, щоб фотограф або оператор могли визначити, скільки світла потрібно пропустити на плівку або фотоматрицю в залежності від освітленості об'єкта, що знімається. Освітленість у люксах перетворюється експонометром у можливі комбінації витримки та діафрагми, які потім вибираються вручну або автоматично, залежно від того, як налаштована камера. Зазвичай пропоновані комбінації залежать від налаштувань камери, а також від того, що фотограф або оператор хоче зобразити. У студії та на знімальному майданчику часто використовують зовнішній або вбудований в камеру експонометр, щоб визначити, чи достатньо освітлення забезпечують джерела світла, що використовуються.

Для отримання хороших фотографій або відео в умовах поганого освітлення на плівку або фотоматрицю має потрапити достатня кількість світла. Цього не важко досягти за допомогою фотоапарата – потрібно лише встановити правильну експозицію. З відеокамерами справа складніша. Для зйомки високої якості зазвичай потрібно встановлювати додаткове освітлення, інакше відео буде занадто темним або з сильним цифровим шумом. Це не завжди можливо. Деякі відеокамери спеціально розробляють для зйомки в умовах слабкого освітлення.

Камери, призначені для зйомки в умовах слабкого освітлення

Є два види камер для зйомок в умовах слабкого освітлення: в одних використовується оптика вищого рівня, а в інших – досконаліша електроніка. Оптика пропускає більше світла в об'єктив, а електроніка краще обробляє навіть те мале світло, що потрапляє в камеру. Зазвичай саме з електронікою пов'язані проблеми та побічні ефекти, описані нижче. Світлосильна оптика дозволяє зняти відео вищої якості, але її недоліки - додаткова вага через велику кількість скла та значно вищу ціну.

Крім цього, на якість зйомки впливає встановлена ​​у відео- та фотокамерах одноматрична або триматрична фотоматриця. У триматричній матриці все світло ділиться за допомогою призми на три кольори - червоний, зелений і синій. Якість зображення в темних умовах краще в триматричних камерах, ніж в одноматричних, тому що при проходженні через призму розсіюється менше світла, ніж при обробці фільтром в одноматрической камері.

Існує два основних види фотоматриць - на приладах із зарядовим зв'язком (ПЗЗ) та виконані на основі КМОП-технології (комплементарний металооксидний напівпровідник). У першому зазвичай встановлено датчик, який надходить світло, і процесор, який обробляє зображення. У КМОП-матрицях датчик та процесор зазвичай об'єднані. В умовах недостатнього освітлення камери з ПЗЗ-матрицями зазвичай дають зображення кращої якості, а переваги КМОП-матриць в тому, що вони дешевші і споживають менше енергії.

Розмір фотоматриці також впливає якість зображення. Якщо зйомка відбувається з малою кількістю світла, то чим більше матриця - тим краще якість зображення, а чим менше матриця - тим більше проблем із зображенням - на ньому з'являється цифровий шум. Великі матриці встановлюють у більш дорогих камерах, і для них потрібна потужніша (і, як наслідок - важка) оптика. Фотокамери з матрицями дозволяють знімати професійне відео. Наприклад, останнім часом з'явився ряд фільмів, повністю знятих на такі камери як Canon 5D Mark II або Mark III, у яких розмір матриці - 24 x 36 мм.

Виробники зазвичай вказують, у яких мінімальних умовах може працювати камера, наприклад, при освітленості від 2 люкс. Ця інформація не стандартизована, тобто виробник вирішує сам, яке відео вважати якісним. Іноді дві камери з тим самим показником мінімальної освітленості дають різну якість зйомки. Альянс галузей електронної промисловості EIA (від англійської Electronic Industries Association) у США запропонував стандартизовану систему визначення світлочутливості камер, але поки що він використовується лише деякими виробниками та не прийнятий повсюдно. Тому часто, щоб порівняти дві камери з однаковими світловими характеристиками, потрібно випробувати їх у дії.

На даний момент будь-яка камера, навіть розрахована на роботу в умовах низького освітлення, може давати картинку низької якості з високою зернистістю і післясвітленням. Щоб вирішити деякі з цих проблем, можна зробити наступні кроки:

• Знімати на штативі;
• Працювати у ручному режимі;
• Не використовувати режим змінної фокусної відстані, а замість цього перенести камеру якомога ближче до об'єкта зйомки;
• Не використовувати автоматичне фокусування та автоматичний вибір ISO – при більшій величині ISO збільшується шум;
• Знімати з витримкою 1/30;
• Використовувати розсіяне світло;
• Якщо немає можливості встановити додаткове освітлення, то використовувати все можливе світло навколо, наприклад, вуличні ліхтарі та місячне світло.

Незважаючи на відсутність стандартизації про чутливість камер до освітленості, для нічної зйомки все одно краще вибрати камеру, на якій вказано, що вона працює при 2 люксах або нижче. Також слід пам'ятати, що навіть якщо камера дійсно добре знімає в темних умовах, її чутливість до освітленості, вказана в люксах - чутливість до світла, спрямованого на об'єкт, але камера насправді отримує світло, що відображається від об'єкта. При відображенні частина світла розсіюється, і що далі камера від об'єкта - то менше світла потрапляє в об'єктив, що погіршує якість зйомки.

Експозиційне число

Експозиційне число(англ. Exposure Value, EV) - ціле число, що характеризує можливі комбінації витримкиі діафрагмиу фото, кіно-або відеокамері. Усі поєднання витримки та діафрагми, при яких на плівку або світлочутливу матрицю потрапляє однакова кількість світла, мають однакове експозиційне число.

Декілька комбінацій витримки і діафрагми в камері при тому самому експозиційному числі дозволяють отримати приблизно однакове за щільністю зображення. Однак зображення будуть різними. Це з тим, що з різних значеннях діафрагми глибина різко зображуваного простору буде різною; при різних значеннях витримки зображення на плівці або матриці буде знаходитися різний час, внаслідок чого воно буде різною мірою змащене або зовсім не змащене. Наприклад, поєднання f/22 - 1/30 і f/2.8 - 1/2000 характеризуються одним і тим самим експозиційним числом, але перше зображення матиме велику глибину різкості і може виявитися змащеним, а друге матиме малу глибину різкості і, цілком можливо , зовсім не буде змащеним.

Більші значення EV використовуються, якщо об'єкт зйомки краще освітлений. Наприклад, експозиційне число (при світлочутливості ISO 100) EV100 = 13 можна використовувати для зйомки ландшафту, якщо на небі є хмарність, а EV100 = –4 підходить для зйомки яскравого полярного сяйва.

За визначенням,

EV = log 2 ( N 2 /t)

2 EV = N 2 /t, (1)

де
• N- діафрагмове число (наприклад: 2; 2,8; 4; 5,6, і т. д.)
• t- Витримка в секундах (наприклад: 30, 4, 2, 1, 1/2, 1/4, 1/30, 1/100, і т. д.)

Наприклад, для комбінації f/2 та 1/30, експозиційне число

EV = log 2 (2 2 /(1/30)) = log 2 (2 2 × 30) = 6.9 ≈ 7.

Це число може бути використане для зйомки нічних сцен та освітлених вітрин. Комбінація f/5.6 з витримкою 1/250 дає експозиційне число

EV = log 2 (5.6 2 /(1/250)) = log 2 (5.6 2 × 250) = log 2 (7840) = 12.93 ≈ 13,

яке можна використовувати для зйомки пейзажу з хмарним небом та без тіней.

Слід зазначити, що аргумент логарифмічної функції має бути безрозмірним. У визначенні експозиційного числа EV ігнорується розмірність знаменника у формулі (1) та використовується лише чисельне значення витримки за секунди.

Взаємозв'язок експозиційного числа з яскравістю та освітленістю об'єкта зйомки

Визначення експозиції яскравості світла, відображеного від об'єкта зйомки

При використанні експонометрів або люксметрів, що вимірюють відбите від об'єкта зйомки світло, витримка та діафрагма пов'язані з яскравістю об'єкта зйомки наступним співвідношенням:

N 2 /t = LS/K (2)

• N- діафрагмове число;
• t- Витримка в секундах;
• L- усереднена яскравість сцени у канделах на квадратний метр (кд/м²);
• S- арифметичне значення світлочутливості (100, 200, 400, тощо);
• K- калібрувальний коефіцієнт експонометра або люксметра для відбитого світла; Canon та Nikon використовують K = 12.5.

З рівнянь (1) та (2) отримуємо експозиційне число

EV = log 2 ( LS/K)

2 EV = LS/K

При K= 12,5 та ISO 100, маємо наступне рівняння для яскравості:

2 EV = 100 L/12.5 = 8L

L= 2 EV /8 = 2 EV /2 3 = 2 EV-3.

Освітленість та музейні експонати

Швидкість, з якою занепадають, вицвітають та іншим чином псуються музейні експонати, залежить від їхньої освітленості та від сили джерел світла. Співробітники музеїв вимірюють освітленість експонатів, щоб переконатися, що на експонати потрапляє безпечна кількість світла, а також для того, щоб забезпечити достатньо світла для відвідувачів, щоб вони могли добре розглянути експонат. Освітленість можна виміряти фотометром, але в багатьох випадках це буває нелегко, тому що він повинен знаходитися якомога ближче до експонату, а для цього часто необхідно прибрати захисне скло та вимкнути сигналізацію, а також отримати на це дозвіл. Щоб полегшити завдання, працівники музею часто користуються фотоапаратами як фотометрами. Звичайно, це не заміна точним вимірам у ситуації, де знайдено проблему з кількістю світла, яке потрапляє на експонат. Але для того, щоб перевірити, чи потрібна серйозніша перевірка з фотометром, фотоапарата цілком достатньо.

Експозиція визначається фотоапаратом на основі показань про освітленість, і, знаючи експозицію, можна знайти освітленість, зробивши ряд нескладних обчислень. У цьому випадку співробітники музеїв користуються формулою або таблицею з переведенням експозиції в одиниці освітленості. Під час обчислень не варто забувати, що камера поглинає частину світла і враховуватиме це в кінцевому результаті.

Освітленість в інших сферах діяльності

Садівники та рослинники знають, що рослини потребує світла для фотосинтезу, і їм відомо, скільки світла необхідно кожній рослині. Вони вимірюють освітленість у теплицях, садах та городах, щоб переконатися в тому, що кожна рослина отримує достатню кількість світла. Деякі використовують для цього фотометри.

Ви вагаєтесь у перекладі одиниці виміру з однієї мови на іншу? Колеги готові допомогти вам. Опублікуйте питання у TCTermsі протягом кількох хвилин ви отримаєте відповідь.

Світло є формою енергії, яка поширюється у просторі у вигляді електромагнітних хвиль з частотами, що сприймаються людськими очима. Фотометрія –це методи виміру світлової енергії оптичного діапазону. Світловим потокомназивають протікає через деяку поверхню одиницю часу світлову енергію, оцінювану за зоровим відчуттям, тобто. світловий потік- Це потужність світлового випромінювання. Зорове відчуття змінюється зорово та якісно. Джерело світла зв. Точковим якщо його розміри зневажливо малі порівняно відстанню, на якій оцінюється його дія. Для опису світлового потоку джерела світла, що випускається, за різними напрямками використовують поняття тілесного кута, тобто. області простору, що представляє собою форму конуса. Ω=S/R 2 – тілесний кут. Ω=4П – тілесний кут сфери. Силою світланазивають світловий потік, створений джерелом світла в одиничному тілесному вугіллі. I c =Ф з /Ω – Сила світла (кд(канделах)) I c =Ф з /4П – сила світла навколо точкового джерела (сфери) Ф с =I c * Ω – світловий потік. Джерело світла майже завжди висвітлює світлову поверхню нерівномірно. Освітленістюназивають відношення світлового струму, що падає на деяку ділянку поверхні до площі цієї поверхні. Е = Ф з / S = I c / R 2 - Освітленість (ЛК (люкс)). Перший закон освітленості: Освітленість прямо пропорційна силі світла джерела і обернено пропорційна квадрату відстані від джерела.Е 0 =I c /h 2 - освітленість під джерелом світла. Другий закон освітленості: Освітленість поверхні, що створюється паралельними променями, пропорційна косинусу кута падіння променя. E=E 0* cosα=I c /R 2 * cosα

53. Лінзи. Оптична сила. Формула тонкої лінзи.

Лінза– це прозоре тіло обмежене двома сферичними поверхнями. Якщо середина Лізи тонша за її краї, вона називається рассеивающей, а сама вона увігнута. Якщо середина у лінзи тонша за краї, то вона називається збираючою. |O 1 O 2 | - Головна оптична вісь. Будь-яка пряма через центр лінзи називається побічної віссю. Точка, в якій перетинається всі промені після заломлення в лінзі, що збирає, падаючої паралельно головної оптичної осі називається головним фокусом лінзи. У лінзи 2 головні фокуси. Лінія, на якій лежать фокуси Лізи, називається фокальною площиною. Збірна лінза дає дійсне зображення, а ті, що розсіюють уявне зображення. Величину рівну зворотній фокусній відстані називають силою оптичної лінзи. Д=1/F – оптична сила лінзи (діоптрію). F - Фокус. 1/F=1/f+1/d – формула тонкої лінзи (для збирання) 1/f=1/F+1/d - формула тонкої лінзи (для розсіювальної). Г = H / h = f / d - Збільшення лінзи.