Độ sáng của nguồn sáng là gì và độ sáng của bề mặt phản chiếu

Để tính toán độ chiếu sáng của các bề mặt khác nhau, đôi khi rất thuận tiện để coi các nguồn sáng là nguồn điểm. Nhưng trong thực tế, không có nguồn sáng nào, chúng luôn có một số kích thước cụ thể và hình dạng riêng. Đèn, đèn chùm, đèn sàn, đèn rọi, v.v ... là có thật, nghĩa là, không phải là nguồn sáng không thể chỉ được đặc trưng bởi sức mạnh của ánh sáng.

Ví dụ, nếu chúng ta xem xét một quả bóng phát sáng ở xa và so sánh nó với một quả bóng phát sáng khác, có cùng cường độ ánh sáng, nhưng có đường kính khác nhau, thì hóa ra mặc dù các quả bóng tạo ra ánh sáng giống nhau ở khoảng cách bằng nhau, tuy nhiên đối với người quan sát chúng chúng trông khác nhau: một quả bóng có đường kính nhỏ hơn trông sáng hơn một quả bóng lớn hơn.

Lý do cho hiện tượng này là mặc dù cường độ phát sáng của các quả bóng là như nhau, một trong số chúng có bề mặt bức xạ lớn hơn, và cái còn lại có bề mặt nhỏ hơn. Điều này có nghĩa là sức mạnh của ánh sáng phát ra từ một đơn vị diện tích không giống nhau đối với các nguồn này và thông số này rõ ràng là lớn hơn đối với một quả bóng nhỏ.

Nhưng ngay cả khi chúng ta bắt đầu xem xét một loại nguồn sáng nào đó từ một khoảng cách nhất định, thì đối với chúng ta, nó sẽ không quan trọng lắm, diện tích thực của bề mặt phát sáng là vùng nhìn thấy, nghĩa là kích thước của nó khi chiếu lên mặt phẳng quan sát vuông góc với hướng nhìn của chúng ta.

Do đó, để người quan sát mô tả đầy đủ nguồn sáng thực có kích thước và hình dạng, anh ta cần biết cả cường độ ánh sáng của nguồn và cường độ cường độ ánh sáng trên một đơn vị diện tích bề mặt nhìn thấy của nguồn.

Tỷ lệ này được gọi là độ sáng L của nguồn của tập hợp và nếu cường độ ánh sáng bằng I và diện tích nhìn thấy bằng s, thì độ sáng của nguồn sáng sẽ bằng nhau (cường độ ánh sáng có thể được mô tả ở đây thông qua thông lượng ánh sáng và góc rắn, thì độ sáng sẽ bằng với thông lượng ánh sáng phát ra từ đó đơn vị diện tích bề mặt nhìn thấy của nguồn sáng bên trong một góc đơn vị):

Trong các nguồn sáng, độ sáng của các phần khác nhau của chúng là khác nhau: trong đèn huỳnh quang, các cạnh của bóng đèn tối hơn và ngọn lửa nến sáng hơn trong quầng sáng xung quanh bấc, v.v ... Độ sáng cũng phụ thuộc mạnh vào phía chúng ta đang nhìn vào nguồn.

Ví dụ, nếu bạn nhìn vào hồ quang hàn một cách tình cờ, thì theo hướng vuông góc với phóng điện, nó sẽ trở nên sáng hơn so với khi nhìn vào cùng một cung từ bên cạnh. Đó là, độ sáng đặc trưng cho bề mặt phát ra ánh sáng theo hướng được chọn, được xác định nghiêm ngặt. Đây là một đặc điểm rất quan trọng, bởi vì độ sáng của chúng ta đáp ứng với độ sáng (cường độ sáng trên mỗi đơn vị diện tích) và không phải là cường độ sáng trên mỗi se.

Cường độ sáng được đo bằng candela, tương ứng độ sáng - tính bằng candela trên một mét vuông. Một candela trên một mét vuông là độ sáng mà một mặt phẳng dạ quang sở hữu, phát ra ánh sáng từ mỗi mét vuông với lực 1 candela (Cd) theo hướng vuông góc với mặt phẳng. Ví dụ, đây là độ sáng gần đúng của một số nguồn sáng phổ biến:

Bằng cách hành động trên đôi mắt của chúng ta, các nguồn ánh sáng có thể nguy hiểm. Nếu độ sáng trên 160.000 nến trên một mét vuông, thì điều này sẽ gây đau mắt. Để tránh tác hại của ánh sáng, nhân loại đã học được nhiều thủ thuật khác nhau.

Các bóng đèn của đèn sợi đốt mạnh mẽ được làm mờ và kích thước lớn, để tán xạ ánh sáng, để làm cho nó phát ra không phải từ một khu vực nhỏ của dây tóc, mà từ một diện tích bề mặt lớn của bóng đèn hoặc bóng râm. Vì vậy, độ sáng được giảm xuống an toàn cho mắt, và độ chiếu sáng vẫn gần như không thay đổi.

Nếu chúng ta nói về các bề mặt phản chiếu, chẳng hạn như tường sơn, màn hình chiếu, sản phẩm trang trí, v.v., chúng thể hiện tính chất phản xạ khuếch tán đối với nguồn sáng. Điều này có nghĩa là chúng phản ánh một phần sự cố ánh sáng trên chúng, và bây giờ chúng tự đóng vai trò là nguồn sáng có độ sáng trung bình, nhưng ở một khu vực rộng lớn.

Điều này chơi trong tay của chúng tôi, vì các nguồn ánh sáng tiêu chuẩn (đèn, đèn, nến, đèn chùm, đèn lồng) có độ sáng đáng kể, nhưng diện tích bề mặt nhỏ. Trong khi đó, bề mặt được chiếu sáng sẽ có độ sáng tỷ lệ thuận với tiếp xúc với ánh sáng E, vì thông lượng phát sáng trên bề mặt phản xạ càng lớn, độ sáng của nó càng cao.

Và độ sáng của bề mặt này sẽ tỷ lệ thuận với albedo r của nó (từ albus Latin - trắng) - đặc tính của độ phản xạ khuếch tán của bề mặt. Các albedo r càng lớn, nghĩa là, phần lớn của dòng ánh sáng tới bị tán xạ bởi bề mặt, độ sáng của bề mặt như vậy càng lớn.

Vì vậy, độ sáng của bề mặt được chiếu sáng tỷ lệ thuận với sản phẩm của albedo và chiếu sáng, và theo các hướng khác nhau, độ sáng sẽ khác nhau - tùy thuộc vào mô hình tán xạ của bề mặt được chiếu sáng.

Nếu bề mặt phân tán đồng đều sự cố ánh sáng trên nó, thì độ sáng theo bất kỳ hướng nào được tính toán khá đơn giản. Nếu sơ đồ tán xạ phức tạp, việc tính toán độ sáng sẽ biến thành một nhiệm vụ khá phức tạp.

Để tán xạ đồng đều, nó là đủ để sử dụng công thức (chiếu sáng - trong lux, độ sáng - nến trên một mét vuông):

Giả sử có một màn hình chiếu với suất phản chiếu là 0,8 và độ chiếu sáng là 60 Lux, thì độ sáng sẽ là 0,8 * 60 / 3,14 = 15,3 candela trên một mét vuông. Dưới đây là ví dụ về các bề mặt rất phổ biến và độ sáng của chúng:

Xem thêm với chúng tôi:

Các loại đèn điện - loại nào tốt hơn và sự khác biệt là gì

Hiệu suất phát sáng của các loại đèn khác nhau

Cách chọn đèn LED theo nguồn