В чем измеряется яркость света: Яркость, светлота, освещенность. Теория

Содержание

Яркость, светлота, освещенность. Теория

Напомню основные понятия физической оптики:
1. Сила света. Под силой света понимают величину светового потока, приходящуюся на единицу телесного угла. Источник света предполагается точечный. Сила света измеряется в канделах (кд).
2. Яркость (прямого или отраженного) излучения. Если источник света не точечный, говорят о яркости излучения (или поверхностной яркости). Яркость измеряется в нитах(1нт=1кд/1м2).
3. Освещенность. Освещенностью называется величина светового потока, падающего на единицу поверхности. Освещенность измеряется в люксах (лкс).

В ощущении цвета — яркости соответствует светлота. Яркость падающего или отраженного света — физическая основа светлоты соответствующего цвета.
Так же, как и яркость — светлота, освещенность – важное для цветокоррекции понятие физической оптики.

.
Освещенность обратно пропорциональна квадрату расстояния до источника света.

Падение яркости на первом метре и падение яркости между первым и вторым метром

Освещенность солнцем предметов, находящихся по отношению к солнечному лучу под одним углом, равна, так как в ограниченном пространстве данного пейзажа предметы находятся практически на одном расстоянии от солнца. Напротив, освещенность предметов в комнате убывает чрезвычайно быстро по мере удаления от окна или лампы.

Вместе с тем освещенность прямо пропорциональна косинусу угла, составленного падающим лучом и нормалью к поверхности предмета.
Следует иметь в виду, что, даже зная яркость излучателя, подсчитать освещенность данного предмета не просто, так как приходится суммировать световой поток, падающий на освещенную площадку от разных точек источника света, учитывая как интенсивность излучения по данному направлению, так и расстояние от площадки до данной точки излучателя и, наконец, угол падения светового потока на площадку. Как принято говорить в физике, освещенность – есть величина «интегральная». Никто, конечно, не производит расчеты при проведении коррекции изображения — воспринимаемая освещенность сюжета в изображении достигается визуальным контролем и зависит от квалификации цветокорректора.

Полезно иметь в виду, что глаз человека реагирует на яркость излучения, а не на количество световой энергии, в отличии от матрицы фотоаппарата. Величина эффекта от действия света на глаз (интенсивность ощущения света) не зависит от времени действия света. После того как глаз приспособился к свету, мы сохраняем относительно постоянное впечатление яркости. При проведении коррекции мы должны принимать во внимание, что адаптация глаза зрителя по освещенности не происходит для каждого изображения по отдельности
— а в основном зависит от яркости освещения «просмотрового» места, а значит свето-теневые отношения изображения для просмотра в галереи, где освещение достаточно низкое по яркости и рассеяное — глаз адаптирован для восприятия в низкой освещенности, когда самым светлым воспринимается самая светлая точка на изображении и глаз «готов» к восприятию деталей в теневой области и «согласен» с отсутствием деталей в крайних тенях. При подготовке изображения для публикации в книге (журнале) — внешнее освещение просмотра достаточно яркое, а самая светлая точка — белый лист бумаги, на которой напечатано изображение. Из-за этого изображения, подготовленные фотографами, в многостраничном издании выглядят браком — «вуаль» и «чернота». Фотографы сейчас ориентированы на восприятие изображений с экрана монитора (самое светлое — светлая точка изображения и внешнее освещение просмотрового места всегда ниже «излучения» изображения с монитора) — это условия «галереи».

Изображение, подготовленное для комфортного восприятия с монитора или для принта в «галерею».

Изображение в галерее

Изображение подготовленное для печати в издании, альбоме

Свет и цвет — одно и то же? Свет – излучение. Он принадлежит пространству. Цвет принадлежит предмету. Солнце излучает свет. Небо на заре светится, светятся диск луны, лампа. Предметы обычно не светятся, они не источники света. С другой стороны впечатление цвета вызывается именно поступающими в глаз излучениями, и, если отрешиться от эффектов последействия цветового раздражителя, только ими.

Мы противопоставляем свету цвет, не отдавая себе отчета в том, что цвет в конечном итоге также излучение, но менее яркое. Если лист белой бумаги освещен ярким снопом света, охватывающим также и окружающие предметы, мы видим белый цвет. Но если точечно осветить тем же светом один только лист бумаги, вырвав его снопом света из окружения, лист будет казаться светящимся, излучающим белый свет. На самом деле лист бумаги и в первом и во втором случае излучает один и тот же отраженный от него поток световых волн. Относительно слабое излучение мы воспринимаем как цвет, сильное – как свет. Свет, падающий на окружающие нас предметы, вызывает множество градаций тона (светлоты). Первая причина различий тона ослабление светового потока в пространстве, вторая – в разнообразии окраски предметов, то есть в способности вещества сильнее или слабее поглощать световой поток.

Отраженное излучение будет тем ярче и предмет тем светлее, чем менее сильно вещество поглощает падающий на него свет. Отношение между освещенностью предмета и яркостью отраженного от него излучения называют «альбедо»(от album – белое). Идеально белое отражает и рассеивает весь падающий на него световой поток. Альбело идеально белого равно таким образом единице. Альбедо черного приближается к нулю.
Альбедо белой бумаги составляет примерно 0,8. Альбедо порошка титановых белил – около 0,9. Альбедо не меняется при изменении освещения и составляет физическую основу того, что можно было бы назвать светлотой предметного цвета. Предметную светлоту мы видим, а не только помним или знаем. Этому учит весь наш предметный опыт, повседневная практика человека. Если из двух предметов светлый находится в тени, а темный на свету, мы все же можем во многих случаях верно ответить на вопрос, окраска какого из них светлее.

Но мы видим, ожидаем также различия тона, вызванные объективной разницей в яркости отраженного излучения, а эта последняя связана не только с окраской предметов, но и с различной освещенностью. Одни предметы освещены, на другие падает тень. Пространство расчленяется светом и тенью. Разные плоскости предмета освещены сильнее или слабее в зависимости от положения их относительно источника света. Свет и тень формируют на изображении форму предмета. И в то же время окраска (цвет) завязана на освещенность сцены — цвет должен соответствовать освещенности и освещенность не должна входить в противоречие с цветом (ожидаемым цветом предметов сцены).

Мы видим и непрерывные переходы тона от света к тени и скачки тона. Во всех этих случаях речь идет уже не о предметной светлоте, а о тоне как видимой яркости отраженного излучения. Сюда же относятся и градации тона, связанные с пространством, пространственными планами. Вспомним ряд уходящих вдаль фонарей.

Дальние фонари не светятся. Вспомним сглаживание тональных различий в дальних планах по сравнению с ближним. Всюду здесь имеется в виду тон как видимая яркость излучения. Освещение не только вызывает градации силы тона, вступая в сложное взаимодействие с предметной светлотой, но и объединяет краски по тону, подчиняет их общему тону. Общий тон – прямое следствие общей освещенности.
Общий тон и освещенность меняются в очень больших пределах не только в зависимости от того, что изображено на изображении- открытое поле, на узкая улица или помещение, не только в зависимости от погоды, времени дня, но и от ряда других причин, например от времени года, от географической широты.Фактическая освещенность рассеянным светом неба на широте Петербурга в час дня в январе в 5 раз меньше освещенности в то же время дня в июне и равна освещенности рассеянным светом неба июньским вечером (в 7 часов вечера). Прямой солнечный свет увеличивает освещенность в июньский полдень еще в 5-6 раз. Несомненно, мы замечаем разницу в общей освещенности. Налетела грозовая туча, и мы говорим: «как потемнело». Но глаз быстро привыкает к изменившейся освещенности. Ее специфика сглаживается.

В комнате при дневном свете освещенность, достаточная для чтения книги, приблизительно в 50 раз меньше освещенности «рассеянным» светом неба в январе в час дня. И действительно, снег с первых минут слепит нас, когда мы выходим из комнаты на улицу. Однако мы так привыкаем к комнатному освещению, что натюрморт, поставленный в комнате на столе, художник, может быть, напишет почти такими же светлыми красками, как и натюрморт, поставленный в саду при рассеянном свете неба. Что же сказать о темных интерьерах, изображенных в совсем не темных картинах Адрианом ван Остаде, об освещенности свечей в «Снятии с креста» Рембрандта?
Освещенность – могучий источник тонального объединения. Она создает диапазон светлот данного куска и состояния природы. Она увеличивает и уменьшает число видимых светлот, вызывая то множество резких различий, то уводя предметы в цветовую неразличимость. Тональное решение изображения должно быть целиком и полностью поставленно в зависимость от содержимого изображения, его сюжета — от контекста.

В свое время физик Гельмгольц, писавший о живописи, пытался дать простое правило для трансформации тонового диаппазона реальной сцены в тоновый диаппазон изображения, основываясь на том факте, что чувствительность глаза обратно пропорциональна общей освещенности. Гельмгольц рекомендовал художникам брать каждое пятно картины во столько раз темнее природного пятна, во сколько освещенность картины меньше общей освещенности в изображаемом природном мотиве. Отношения на картине должны казаться при этом тождественными природным отношениям. В распоряжении художников тоновый диаппазон больше, чем тоновый диаппазон офсетной печати, с которым имеет дело цветокорректор.

Работая с изображением важно выстроить балланс свето-теневых соотношений отношений, что бы зритель «поверил». И тут присоединяется еще один фактор — подготовленность аудитории к восприятию условностей и символизма изображения. Неискушенный зритель не поймет импресионистских по стилю изображений — увиденное войдет в противоречии с его опытом восприятия изображения, как «кальки» действительности. То, что прощается в семейном фотоальбоме, то чем восторгаются на фото выставках и фото сайтах в печатном многостраничном издании вызывает обычно отторжение и неприятие, но это уже из области психологии. .

Читайте книгу Н. Волкова Цвет в живописи.

Яркость — это… Что такое Яркость?

Я́ркость источника света[1] — это световой поток, посылаемый в данном направлении, деленный на малый (элементарный) телесный угол вблизи этого направления и на проекцию площади источника[2] на плоскость, перпендикулярную оси наблюдения. Иначе говоря — это отношение силы света, излучаемого поверхностью, к площади её проекции на плоскость, перпендикулярную оси наблюдения.

В определении, данном выше, подразумевается, если рассматривать его как общее, что источник имеет малый размер, точнее малый угловой размер. В случае, когда речь идет о существенно протяженной светящейся поверхности, каждый ее элемент рассматривается как отдельный источник. В общем случае, таким образом, яркость разных точек поверхности может быть разной. И тогда, если говорят о яркости источника в целом, подразумевается вообще говоря усредненная величина. Источник может не иметь определенной излучающей поверхности (светящийся газ, область рассеивающей свет среды, источник сложной структуры — например туманность в астрономии, когда нас интересует его яркость в целом), тогда под поверхностью источника можно иметь в виду условно выбранную ограничивающую его поверхность или просто убрать слово «поверхность» из определения.

В системе СИ измеряется в канделах на м². Ранее эта единица измерения имела стандартное название нит (1нт=1кд/1м²), но в настоящее время стандартами на единицы СИ применение этого наименования не предусмотрено.

Существуют также другие единицы измерения яркости — стильб (сб), апостильб (асб), ламберт (Лб):

1 асб = 1/π × 10−4сб = 0,3199 нт = 10−4Лб.[3]

  • Вообще говоря яркость источника зависит от направления наблюдения, хотя во многих случаях излучающие или диффузно рассеивающие свет поверхности более или менее точно подчиняются закону Ламберта, и в этом случае яркость от направления не зависит.
  • Последний случай (при отсутствии поглощения или рассеяния средой — см. ниже) позволяет в определении рассматривать и конечные телесные углы и конечные поверхности (вместо бесконечно малых в общем определении), что делает определение более элементарным, однако надо понимать, что в общем случае (к которому при требовании большей точности относятся и большинство практических случаев) определение должно основываться на бесконечно малых или хотя бы физически малых (элементарных) телесных углах и площадках.
  • В случае поглощающей или рассеивающей свет среды видимая яркость, конечно, зависит и от расстояния от источника до наблюдетеля. Но само введение такой величины как яркость источника мотивировано не в последнюю очередь именно тем фактом, что в важном частном случае непоглощающей среды (в том числе вакуума) видимая яркость от расстояния не зависит, в том числе в том важном практическом случае, когда телесный угол определяется размером объектива (или зрачка) и уменьшается с расстоянием (падение с расстоянием от источника силы света точно компенсирует уменьшение этого телесного угла).
  • Существует теорема, утверждающая, что яркость изображения никогда не превосходит яркости источника.[4]

I Я́ркость L, световая величина, равная отношению светового потока к фактору геометрическому  :

.

Здесь  — заполненный излучением телесный угол,  — площадь участка, испускающего или принимающего излучение,  — угол между перпендикуляром к этому участку и направлением излучения. Из общего определения яркости следуют два практически наиболее интересных частных определения:

1) Яркость, излучаемая поверхностью под углом к нормали этой поверхности, равняется отношению силы света , излучаемого в данном направлении, к площади проекции излучающей поверхности на плоскость, перпендикулярную данному направлению [5]

Яркость

2) Яркость — отношение освещённости в точке плоскости, перпендикулярной направлению на источник, к элементарному телесному углу, в котором заключён поток, создающий эту освещённость:

Яркость измеряется в кд·м−2. Из всех световых величин яркости наиболее непосредственно связана со зрительными ощущениями, так как освещённости изображений предметов на сетчатке пропорциональны яркостям этих предметов. В системе энергетических фотометрических величин аналогичная яркость величина называется энергетической яркость и измеряется в вт·ср−1·м−2.

II Я́ркость (в астрономии) характеристика излучательной или отражательной способности поверхности небесных тел. Яркость слабых небесных источников выражают звёздной величиной площадки размером в 1 квадратную секунду, 1 квадратную минуту или 1 квадратный градус, то есть сравнивают освещённость от этой площадки с освещённостью, даваемой звездой с известной звёздной величиной. Так, яркость ночного безлунного неба в ясную погоду, равная 2·10−8 стильб, характеризуется звёздной величиной 22,4 с 1 квадратной секунды или звёздной величиной 4,61 с 1 квадратного градуса. Яркость средней туманности равна 19—20 звёздной величины с 1 квадратной секунды. Яркость Венеры — около 3 звёздных величин с 1 квадратной секунды. Яркость площадки в 1 квадратную секунду, по которой распределён свет звезды нулевой звёздной величины, равна 9,25 стильб. Яркость центра солнечного диска равна 150 000 стильб, а полной Луны 0,25 стильб. Поверхность, у которой яркость не зависит от угла наклона площадки к лучу зрения, называется ортотропной; испускаемый такой поверхностью поток с единицы площади подчиняется закону Ламберта и называется светлостью; её единицей является ламберт, соответствующий полному потоку в 1 лм (люмен) с 1 см².

См. также

Примечания

  1. Под источником света может пониматься как излучающая, так и отражающая или рассеивающая свет поверхность. Также это может быть трехмерный объект.
  2. В случае, когда источник не представляет собой светящуюся поверхность, речь идет о проекции трехмерного тела или области пространства, которая считается источником.
  3. Апостильб в Большой советской энциклопедии
  4. В случае усиливающей среды эта теорема прямо не выполняется или по крайней мере нуждается в аккуратном уточнении понимания ее формулировки, формулировка же несколько затруднена тем, что в физическом смысле источником является не только первичный источник, но и среда. Так или иначе, если понимать под яркостью источника лишь яркость первичного источника, она совершенно очевидно может быть превзойдена при распространении света в активной среде.
  5. Петровський М.В. Електроосвітлення : конспект лекцій для студ. спец. 7.050701 «Електротехнічні системи електроспоживання» всіх форм навчання / М. В. Петровський. — Суми : СумДУ, 2012. — 227 с.

Лекция 3 2012 ОСНОВЫ ФОТОМЕТРИИ И СВЕТОТЕХНИКИ. ИСТОЧНИКИ СВЕТА

Лекция
3

ОСНОВЫ ФОТОМЕТРИИ И СВЕТОТЕХНИКИ.
ИСТОЧНИКИ СВЕТА

Для художника
или ремесленника свет одновременно и
благословление и проклятие – он не
отделим от красоты искусства и вместе
с тем, способен физическим или химическим
путем принести ему вред.

Томас Брилл

Влияние освещения на
восприятие окружающего мира настолько
важно, что дизайнерам, проектирующим
окружающую среду и изделия, необходимо
знание основ фотометрии и светотехники.
Фотометрия – совокупность
методов измерения энергетических
характери­стик электромагнитного
излучения и световых величин: светового
потока, силы света, освещенности, яркости
и др. Основоположником
экспериментальной фото­метрии следует
считать П. Бугера,
который опубликовал в 1729 г. описание
визуаль­ного ме­тода количественного
сравнения источников света: установления
(путём изменения расстояний до источников)
равенства освещённостей соседних
поверх­ностей с ис­пользованием в
качестве прибора глаза.

Основным энергетическим
понятием является поток излучения Ф,
имеющий фи­зический смысл средней
мощности, переносимой электромагнитным
излучением. Воспринимаемая глазом
энергия оценивается световыми
единицами
, которые
свя­заны с энергетическими единицами.
Пространственное распределение Ф
описывают энергетические
фотометрические величины
,
производные от потока излучения по
площади и (или) телесному
углу.
Соответствующие
энергетические фотометриче­ские
величины –
энергетическая
освещённость, энергетическая сила
света, энергети­ческая яркость и т.д.
Световые величины

это фотометрические
величины, редуци­рованные в соответствии
со спектральной
чувствительностью

так называемого среднего
светлоадаптированного человеческого
глаза
(важнейшего для
деятельности человека приёмника
света).

С точки зрения фотометрии,
свет –
это излучение, способное вызывать
ощу­щение яркости при воздействии
на человеческий глаз. Поскольку
чувствительность глаза к разным
длинам волн у людей неодинакова,
в фотометрии принят ряд услов­но
принятых стандартов. В 1931г. Международная
комиссия по освещению (МКО)
ввела понятие среднего «стандартного
наблюдателя» для людей с нормальным
воспри­ятием. Этот эталон МКО –
не что иное, как таблица значений
относительной свето­вой эффективности
излучения с длинами волн в диапазоне
от 360 до 780 нм.

Световой поток Ф и поток излучения
Ф*
связаны следующей зависимостью:

,
(3. 1)

где

коэффициент перехода от энергетических
единиц к единицам свето­вым, а

относительная спектральная световая
эффективность излучения
, которая
описывает относительную чувствительность
среднего человеческого глаза к видимому
излучению при нормальных условиях
освещенности для разных длин волн. Она
измеряется в люменах на ватт в минус
первой степени ().

Фундаментальная взаимосвязь между
световыми и энергетическими величи­нами
содержится в определении люмена, который
определяется как световой поток
монохроматического излучения
желто-зеленого цвета с длиной волны
приблизительно 555 нм, энергетический
поток кото­рого равен 1/683 Вт.

Таблица 3.1

Энергетические и световые характеристики
и единицы

Энергетический термин

Единица

Световой термин

Единица

Поток излучения

Сила излучения

Энергетическая яркость

Энер­гетическая освещенность
Энергетическая экспозиция

Вт

Вт/ср Вт/(ср´м2)

Вт/м2

Дж/м2

Световой поток

Сила света

Яркость

Освещенность

Световая экспозиция

люмен (лм)

кандела (кд)

кд/м2

люкс (лк)

лк·с

Световой поток Ф
– часть электромагнитной энергии,
которая излучается источником в видимом
диапазоне. Его величина равна световой
энергии (оцениваемой по зри­тельному
ощущению), проходящей через заданную
поверхность за единицу вре­мени: Ф
=
W/t
(3.2) ,
где W – количество
световой энергии, проходящей через
заданную по­верхность за время t.
Единицей светового потока в СИ является
люмен (лм). Он оп­ределяется как
поток, который посылается источником
света в одну канделу в телес­ный угол
w
,
равный одному стерадиану.

Силой света источника I
называется величина, измеряемая световым
потоком, приходящимся на единицу
телес­ного угла по заданному направлению.
Представляет собой отношение величины
светового потока Ф, распространяющегося
от источника света в некотором телесном
угле, к величине этого телесного угла:
I
= Ф/

(3. 3). Полный световой поток от
точечного источника света равен Ф
= 4

I
(3.4).
Основной единицей в СИ принимается сила
света в одну канделу (кд). Кандела
(лат. сandela – свеча) равна силе света,
испускаемого в заданном направлении
источником монохроматического излучения
частотой 540·1012 герц,
энергетическая сила света которого в
этом направлении составляет (1/683) Вт/ср.
Выбранная частота соответствует зелёному
цвету. Человеческий глаз обладает
наибольшей чувствительностью в этой
области спектра.
Если излучение имеет другую частоту,
то для достижения той же силы света
требуется бо́льшая энергетическая
интенсивность.

Ранее кандела определялась как сила
света, излучаемого чёрным телом
перпендикулярно поверхности площадью
1/60 см² при температуре плавления
платины (2042,5 К). В современном
определении коэффициент 1/683 выбран
таким образом, чтобы новое определение
соответствовало старому.

Таблица 3.2

Сила света типовых источников

Источник

Мощность, Вт

Примерная
сила света, кд

Свеча

1

Лампа
накаливания

100

100

Обычный светодиод

0,015

0,001

Сверхъяркий светодиод

0,06

3

Люминесцентная
лампа

20

100

Солнце

3,9 · 1026

3 · 1027

Для характеристики интенсивности
потока, падающего на поверхность от
источника света, введена величина,
получившая название освещенности Е.
Освещенностью поверхности
называется величина, равная световому
потоку, падающему на единицу площади
равномерно освещаемой поверхности. В
общем случае освещенность Е
определяется как отношение светового
потока Ф к величине освещаемой
поверхности, независимо от того, как
расположена эта поверхность. В СИ
ос­вещенность измеряется в люксах
(лк). 1 люкс — это
освещенность по­верхности площадью
1м,
на которую падает световой поток в 1
люмен.

Фундаментальный для фотометрии закон
освещенности
был сформулирован И.
Кеплером
в 1604 г. Он формулируется следующим
образом: освещенность, созда­ваемая
точечным источником света на некоторой
площадке, прямо пропор­циональна
произведению силы света источника I
на коси­нус угла падения лучей и
обратно про­порциональна квадрату
расстояния до пло­щадки от источника
R:

(3.5),

где: Е – освещенность; І
сила света; R – расстояние от источника
до освещаемой площадки; α
– угол между лучом и нормалью к
поверхности.

В таблице 3.3 представлены некоторые
типичные уровни освещенности источни­ков
света.

Таблица 3.3

Типичные уровни освещенности
(приблизительные)

Условия
Освещенность, лк

Яркий солнечный свет летом
44000

Средний дневной свет неба, покрытого
облаками 5500

Верхний свет северного неба (открытые
шторы) 4400

Рабочее место, например, на часовом
заводе 3300

Текстильная фабрика – сравнение черных
и темных цветов 3300

Окна магазина
100-2200

Футбольное поле (освещенное прожекторами)
1100

Текстильная фабрика – сравнение цвета
ярких или бледных цветов 770

Библиотека
550

Экран для показа слайдов (в затемненной
комнате) 11-110

Нормальное освещение в музеях
50

Жилая комната, общее освещение лампой
накаливания 55-165

Освещение темной улицы
11

Протяженный источник света или освещенный
предмет характеризуется определенной
яркостью (фотометрической яркостью)
L. Яркость равна отношению
силы света, излучаемого поверхностью,
к площади ее проекции на плоскость,
перпендикулярную выбранному направлению.
Как известно, площадь проекции какой-либо
плоской поверхности на другую плоскость
равна площади этой поверхности, умноженной
на косинус угла между плоскостями.
Таким образом,
(3.6), где a
— угол между направлениями силы света
и вертикалью.

За единицу измерения яркости сейчас
во всех странах принята яркость плоской
поверхности, излучающей силу света в 1
кд с одного квадратного метра в
направлении, перпендикулярном светящей
поверхности, то есть, 1 кд/м2.
Яркость большинства тел и источников
света в разных направлениях неодинакова.
Если сила света, испус­каемого
1 м2 такой поверхности в
данном направлении, равна 1 кд,
то ее яркость в этом направлении
равна 1 кд/м2.

От чего же зависит яркость предметов?
Прежде всего – от количества попадающего
на них света. Но она зависит и от свойств
самих предметов, а именно – от их
способности отражать падающий свет.
Если предмет белый – он отражает почти
весь падающий на него световой поток и
его яркость высока, если он черный, то
его поверхность поглощает почти все
попадающее на него излучение и яркость
его мала. То есть, при постоянстве
освещенности яркость предмета тем
больше, чем больше его отражательная
способность, светлота. Для
диффузно отражающих поверхностей
(3.7). Здесь r
— коэффициент отражения, определяемый
отношением отраженного от плоскости
светового потока к падающему на эту
плоскость световому потоку
(3.8).

Источники света обладают различной
яркостью. В каждом отдельном случае
различие источников света по яркости
четко определяется человеческим глазом.
Яркость света L источника света
или яркость освещаемой площади объектов
связана с уровнем зрительного ощущения,
а распределение яркости в поле зрения,
например, в интерьере, характеризует
качество или степень комфортности
освещения.

Форма и цвет предмета воспринимаются
только при яркости зрительного стимула
не менее или равного 10 кд/м2. При яркостях
менее 0,003 кд/м2 функционируют только
палочки (сумеречное зрение). Следовательно,
различение цветов возможно лишь при
достаточно высоких значениях яркости
зрительного стимула. Надежное и более
тонкое различие цветовых оттенков
возможно при яркости 175 кд/м2. Колбочки
чувствительны к длине световых волн.
При равенстве энергии воздействующих
волн различия их длин ощущаются как
различия в цвете зрительных стимулов.
Глаз различает семь основных цветов и
более сотни их оттенков. С изменением
длины волны изменяется и качество
ощущений. Лучшими условиями для работы
считаются такие, когда уровень яркости
адаптации находится в пределах от
нескольких десятков до тысячи кандел
на квадратный метр.

Нижний абсолютный порог чувствительности
– это та минимальная (пороговая)
величина яркости светового пятна,
обнаруживаемого глазом на черном фоне.
Она составляет 10-6 кд/м2.

Верхний абсолютный порог чувствительности
характеризуется болевыми ощущениями
и составляет 106 кд/м2. Диапазон яркостей
между верхним и нижним порогами
чувствительности находится в пределах
от 10-6 до 106 кд/м2.При изменении
освещенности сетчатки световая
чувствительность не остается постоянной,
а адаптируется. Средняя интегральная
яркость информационного поля и других
источников света (первичных и вторичных),
находящихся в поле зрения, создает
яркость адаптации Lυa. Лучшими условиями
для работы считаются такие, когда уровень
яркости адаптации находится в пределах
от нескольких десятков до тысячи кандел
на квадратный метр.
Отметим, что для площади рабочей
поверхности 0,1 м2 и более наибольшая
допустимая  яркость  должна составлять  500  кд /м2,
а для площади 0,0001 м2 и менее — 2 000  кд /м2.
Нормы  яркости  для улиц,
площадей составляют  0,2-1,6  кд /м2,  яркость  архитектурного
освещения фасадов зданий, сооружений
— от 3 до 8  кд /м2,
а максимальная   яркость  рекламных
объектов с учетом их площади — 400-2
600  кд /м2.  

При   прямом  попадании
мощного светового потока на орган зрения
предельная
величина  переносимого  уровня  яркости   составляет  7
500 кд /м2.

Таблица 3.4

Яркость некоторых источников освещения

Источник света

Средняя
яркость, кд/м
2

Солнце

1 600 000 000

Лампа накаливания

2 000 000 — 26 000 000

Люминесцентная лампа

5 000 — 30 000

Облака, освещенные солнцем

10 000

Свеча

7 500

Голубое небо

5 000

Светильники с зеркальной решеткой

100

Для внутреннего освещения

50 — 500

Белая бумага при 500 лк

100

Белая бумага при 5 лк

1

 

Важно также понятие светимос

В чем измеряется освещенность?

В настоящее время при огромном разнообразии светотехнических приборов у населения нет единого понятия касательного того, в чем измеряется освещенность. Нередко возникает недоразумение с такими техническими характеристиками, как сила света и яркость, люмены и канделы. Приобретая осветительные приборы, часто обращают внимание на суммарный световой поток, не учитывая потери света и тепла.

В этой статье:

Понятие освещенности

Световой поток измеряется в специальных лабораторных условиях и самопроизвольно его определить невозможно. Поэтому СНиП учитывает величину освещенности, которую, в отличие от светового потока, каждый может измерить самостоятельно. Она представляет собой показатель отношения светового потока, измеряемого в люменах, к площади поверхности, на которую попадают фотоны. Угол падения при этом должен равняться 90°. Единица измерения освещенности — люкс (lux).

Единица освещенности поверхности

Давно уже установлена зависимость психологического и физического состояний человека от света. Если при слабом освещении происходит угнетение мозговых процессов, то при ярком свете они возбуждаются. Но в любом случае сетчатка глаза и ресурсы организма изнашиваются. При проектировании осветительных приборов определяют коэффициент запаса (КЗ), который должен учитывать вероятный спад освещенности установки. Для искусственного света в показателе предусматривается уменьшение яркости по причине износа оптических компонентов устройства и их естественного загрязнения. Коэффициент естественной освещенности снижается вследствие изменения отражающих свойств окружающих предметов.

Измерение освещенности проводится на рабочих местах вместе с определением уровня загрязненности, звуковых колебаний, электромагнитного излучения, а на некоторых производствах и гамма излучения. Важность знания этих параметров трудно переоценить при создании оптимальных условий труда, и все они соответствуют санитарным правилам и нормам. Например, освещенность должна быть:

  • в рабочем кабинете — 300 лк;
  • в офисе для постоянной работы с компьютером — 500 лк;
  • для технических и конструкторских бюро — 750 лк.

При наличии в помещении естественной подсветки уровень искусственного фона можно снижать.

Приборы для определения уровня освещенности и методика его определения

Наименование прибора похоже на название величины, которую он устанавливает, — люксметр. Принцип работы малогабаритного переносного устройства напоминает работу фотометра. Поток излучения, падая на фоточувствительный элемент полупроводника, отрывает электроны, которые начинают упорядоченно двигаться. Таким образом, замыкается электрическая цепь. Причем величина тока прямо пропорциональна интенсивности освещения фотоэлемента, что имеет свое отражение на шкале аналогового люксметра. Сегодня приборы со стрелками практически исчезли, их заменили цифровые. Они оснащены жидкокристаллическими дисплеями, у которых сам фоточувствительный датчик расположен в отдельном корпусе, а с дисплеем он соединяется с помощью гибкого провода.

Прибор для измерения уровня освещенности

В ходе проведения эксперимента по измерению освещенности прибор устанавливается в горизонтальном положении. Причем в соответствии с требованиями ГОСТа их размещают в разных точках помещения, согласно определенной схеме. В 2012 г. Россия приняла новый стандарт измерения характеристики количества светового потока. В старом понятийном аппарате при измерениях использовались такие термины данной величины, как:

  • минимальная, средняя, максимальная, цилиндрическая;
  • естественная;
  • градиент запаса;
  • относительная эффективность когерентного лучевого потока.

В настоящее время к ним добавлены следующие типы освещения:

  • аварийное;
  • рабочее;
  • охранное;
  • эвакуационное;
  • резервное.

Стандарт подробно описывает все тонкости проведения измерительных исследований.

Замеры осуществляются отдельно по естественной и искусственной иллюминации. В ходе проведения эксперимента нельзя допустить, чтобы хоть малейшая тень падала на прибор, а вблизи был хотя бы 1 источник электромагнитных волн. Все они вносят помехи в работу устройства.

После выполнения необходимых замеров освещенности определяется искомая величина. Она сравнивается с нормативным значением. Затем подводятся итоги о достаточности освещенности территории или помещения. Каждый вид измерительных испытаний оформляется специальным оценочным протоколом, чего требует ГОСТ.

Нормативы освещенности для различных типов помещений

Измерение количества света для светодиодных устройств и примеры в природе

Светодиодные светильники стали очень востребованными благодаря уникальной энергоэффективности. Но светодиоды и их источники питания при освещении выделяют тепло, которое рассеивается с помощью теплопроводящих материалов (алюминий) и конструктивных особенностей (ребер, большой радиаторной площади). Несмотря на кажущееся отсутствие связи между потерями тепла и освещенностью, специалисты всегда учитывают ее при создании новых устройств.

Трудности с работой светодиодных светильников начинаются при эксплуатации в условии повышения температуры более +50°С. Почему измерение освещенности светодиодов и рекомендуют проводить после 2 часов их работы, т. е. после выхода на оптимальный режим. Для исключения появления погрешности проводятся неоднократные замеры в течение рабочей смены. Желательно эти исследования проводить как минимум 1 раз в год. Чтобы при проектировании исключить любые ошибки, закладывают коэффициент снижения освещенности, зависящий от физических характеристик объекта.

Освещение офиса LED-светильниками

Обычно производители LED-устройств дают гарантию по их безупречной работе на 3 года. Все параметры функционирования таких светильников, в том числе, и освещенность, должны соответствовать заявленным значениям. Если условия работы устройств происходят при температуре наружного воздуха свыше 45°С, то измерения освещенности необходимо делать гораздо чаще. Иначе неправильное проектирование и полученные результаты приведут к быстрому падению показателей освещения.

Что касается примеров иллюминации в природе, то на орбите Земли и экваторе в полдень данная величина равняется 135 тыс. люкс. В солнечный день она составляет до 100 тыс. лк, в пасмурный — только 1 тыс. люкс, а вот от Луны всего лишь 0,2 лк. Измерение света на улице на широте Москвы в зимний период показало от 4 до 5 тыс. люкс. В безлунную ночь освещенность в тысячу раз меньше, чем в полнолуние, а при 10-бальной облачности — в 10 тыс. раз меньше. То, в чем измеряется освещенность в помещении и естественных условиях, относится к физическим величинам, входящим в Международную систему единиц.

Как измерить интенсивность света?

text.skipToContent
text.skipToNavigation

переключить

  • Услуги
    • Конфигурируемые

      • Конфигурируемые

      • Датчик термопары

        • Зонд термопары

      • Датчики RTD

        • Датчики RTD

      • Датчики давления

        • Датчики давления

      • Термисторы

        • Термисторы

    • Калибровка

      • Калибровка

      • Инфракрасный датчик температуры

        • Инфракрасная температура

      • Относительная влажность

        • Относительная влажность

      • Давление

        • Давление

      • Сила / деформация

        • Сила / деформация

      • Поток

        • Поток

      • Температура

        • Температура

    • Обслуживание клиентов

      • Обслуживание клиентов

    • Заказное проектирование

      • Индивидуальное проектирование

    • Заказ по номеру детали

      • Заказ по артикулу

  • Ресурсы

Чат

Чат

Тележка

    • Услуги

      • Услуги

      • Конфигурируемые

        • Конфигурируемые

        • Зонд термопары

        • Датчики RTD

        • Датчики давления

        • Термисторы

      • Калибровка

        • Калибровка

        • Инфракрасная температура

        • Относительная влажность

        • Давление

        • Сила / деформация

        • Поток

        • Температура

      • Обслуживание клиентов

        • Служба поддержки клиентов

      • Заказное проектирование

        • Индивидуальное проектирование

      • Заказ по номеру детали

        • Заказ по номеру детали

    • Ресурсы

      • Ресурсы

    • Справка

      • Справка

    • Измерение температуры

      • Измерение температуры

      • Датчики температуры

        • Температурные датчики

        • Зонды датчика воздуха

        • Ручные зонды

        • Зонды с промышленными головками

        • Зонды со встроенными разъемами

        • Зонды с выводами

        • Профильные зонды

        • Санитарные зонды

        • Вакуумные фланцевые зонды

        • Реле температуры

      • Калибраторы температуры

        • Калибраторы температуры

        • Калибраторы Blackbody

        • Калибраторы сухих блоков и ванн

        • Ручные калибраторы

        • Калибраторы точки льда

        • Тестеры точки плавления

      • Инструменты для измерения температуры и кабеля

        • Инструменты для измерения температуры и кабеля

        • Обжимные инструменты

        • Сварщики

        • Инструмент для зачистки проводов

      • Термометры циферблатные и стержневые

        • Термометры с циферблатом и стержнем

        • Термометры циферблатные

        • Цифровые термометры

        • Стеклянные термометры

      • Температура провода и кабеля

        • Температура провода и кабеля

        • Удлинительные провода и кабели

        • Монтажные провода

        • Кабель с минеральной изоляцией

        • Провода для термопар

        • Нагревательный провод и кабели

      • Бесконтактное измерение температуры

        • Бесконтактное измерение температуры

        • Фиксированные инфракрасные датчики температуры

        • Портативные инфракрасные промышленные термометры

        • Измерение температуры человека

        • Тепловизор

      • Этикетки, лаки и маркеры температуры

        • Этикетки, лаки и маркеры температуры

        • Необратимые температурные этикетки

        • Реверсивные температурные этикетки

        • Температурные маркеры и лаки

      • Защитные гильзы, защитные трубки и головки

        • Защитные гильзы, защитные трубки и головки

        • Защитные головки и трубки

        • Защитные гильзы

      • Чувствительные элементы температуры

        • Температурные датчики

      • Датчики температуры поверхности

        • Датчики температуры поверхности

      • Датчики температуры проволочные

        • Проволочные датчики температуры

      • Температурные соединители, панели и блоки в сборе

        • Температурные соединители, панели и блоки в сборе

        • Проходы

        • Панельные соединители и узлы

        • Разъемы температуры

        • Клеммные колодки и наконечники

      • Регистраторы данных температуры и влажности

        • Регистраторы данных температуры и влажности

      • Измерители температуры, влажности и точки росы

        • Измерители температуры, влажности и точки росы

    • Контроль и мониторинг

      • Контроль и мониторинг

      • Движение и положение

        • Движение и положение

        • Двигатели переменного и постоянного тока

        • Акселерометры

        • Датчики смещения

        • Захваты

        • Датчики приближения

        • Поворотные смещения и энкодеры

        • Регуляторы скорости

        • Датчики скорости

        • Шаговые приводы

        • Шаговые двигатели

      • Сигнализация

        • Сигнализация

      • Счетчики

        • Метры

        • Счетчики и расходомеры

        • Многоканальные счетчики

        • Счетчики процесса

        • Счетчики специального назначения

        • Тензометры

        • Измерители температуры

        • Таймеры

        • Универсальные измерители ввода

      • Переключатели процесса

        • Переключатели процесса

        • Реле потока

        • Реле уровня

        • Ручные выключатели

        • Реле давления

        • Реле температуры

      • Контроллеры

        • Контроллеры

        • Контроллеры влажности и влажности

        • Контроллеры уровня

        • Контроллеры пределов

        • Многоконтурные контроллеры

        • ПИД-регуляторы

        • ПЛК

        • Регуляторы давления

        • Термостаты

      • Дополнительные платы

        • Дополнительные платы

      • Реле

        • Реле

        • Программируемые реле

        • Модули твердотельного ввода-вывода

        • Твердотельные реле

      • Воздух, почва, жидкость и газ

        • Воздух, почва, жидкость и газ

        • Преобразователи воздуха и газа

        • Контроллеры качества воды

        • Датчики качества воды

        • Датчики качества воды

      • Клапаны

        • Клапаны

        • Поршневые клапаны с угловым корпусом

        • Сливные клапаны

        • Предохранительные клапаны блокировки

        • Игольчатые клапаны

        • Пропорциональные клапаны

        • Электромагнитные клапаны

    • Проверка и проверка

      • Проверка и проверка

      • Бороскопы

        • Бороскопы

      • Портативные счетчики

        • Портативные счетчики

        • Токоизмерительные клещи

        • Децибел-метры

        • Газоанализаторы

        • Детекторы утечки газа

        • Метры Гаусса

        • Твердость

        • Светомеры

        • Мультиметры

        • Скорость

        • Измерители температуры, влажности и точки росы

        • Измерители вибрации

        • Анемометры

        • Манометры

      • Аэродинамические трубы

        • Аэродинамические трубы

      • Весы и весы

        • Весы и весы

      • Тепловизор

        • Тепловизор

      • Воздух, почва, жидкость и газ

        • Воздух, почва, жидкость и газ

        • Газоанализаторы

        • Решения для калибровки

        • Анализаторы хлора

        • Бумага для измерения pH

        • pH-метры

        • Измерители вязкости

        • Счетчики качества воды

        • Наборы для проверки воды

    • Сбор данных

      • Сбор данных

Изучение света с помощью приложения «Научный журнал»

Эми Коуэн
on 23 апреля 2018 г. 10:00

Четвертая часть нашей серии практических рекомендаций по использованию приложения Google Science Journal для естественных наук посвящена использованию светового датчика для записи данных и проведения экспериментов со светом.

Поэкспериментируйте с датчиком освещенности в приложении «Научный журнал». www.sciencebuddies.org

Бесплатное приложение Google Science Journal от Google позволяет использовать датчики на вашем телефоне или мобильном устройстве (iOS или Android) для наблюдения и записи данных в рамках эксперимента или исследования окружающего мира.

Общие сведения о приложении «Научный журнал» и о том, как работать с датчиками в приложении (в целом), см. В первых двух публикациях этой серии:

Узнайте больше об использовании светового датчика в Научном журнале из этой публикации.

Измерение света в приложении «Научный журнал»

Хотя многие датчики в Научном журнале работают одинаково на Android и iOS, каждая платформа получает световые данные по-разному и использует разные единицы измерения. Это важно отметить, особенно если вы работаете или сравниваете данные с нескольких устройств.

В iOS эксперименты со светом измеряют «яркость» в EV (значение экспозиции) на основе количества света, попадающего на переднюю камеру телефона или мобильного устройства.Датчик яркости измеряет , яркость , а значение EV основано на яркости пикселей, записанных камерой, и определяется комбинацией выдержки, числа f и значения ISO. Более высокие значения EV соответствуют повышенной яркости. Примечание. Показания EV могут быть отрицательными.

На Android эксперименты с освещением измеряют «окружающий свет» в люксах (величина светового потока на единицу площади). Световой поток зависит от количества падающего света и площади, по которой он распространяется. Примечание. Показания люкс всегда положительны.

Совет : Для получения дополнительных сведений об измерении освещенности с использованием EV (iOS) или люкс (Android) щелкните «i» рядом с показаниями датчика на карте датчика яркости или внешней освещенности в приложении.

Использование датчика «света»

Чтобы измерить или контролировать освещенность, откройте приложение «Научный журнал» и запустите эксперимент (или откройте существующий эксперимент). Откройте инструменты датчиков, коснувшись значка датчика на серой панели инструментов, и выберите значок лампочки на цветной панели, показывающей доступные датчики.Откроется карта датчика яркости (iOS) или внешнего освещения (Android).

Совет . Если вам нужна дополнительная информация о навигации и взаимодействии с приложением «Научный журнал», прочтите сообщения 1 и 2.

На изображениях ниже показаны образцы карт датчиков яркости (вверху) и внешней освещенности (внизу). В этих примерах данные не записываются. График на каждой карточке показывает показания датчика в единицах измерения, используемых приложением на этой платформе. ( Примечание : датчик начинает считывание, как только открывается карта датчика, но приложение только записывает данные , когда вы начинаете запись или считываете снимок.) При просмотре данных датчика освещенности единицы по оси Y находятся в EV (iOS) или люксах (Android). По оси абсцисс отложено время в мм: сс. ( Примечание : помните, что ось x не отображается на iOS, пока не начнется запись.)

Обрезанный снимок экрана карты датчика яркости в приложении Google Science Journal. Карта сенсора снабжена этикеткой и показывает название сенсора вверху. Под названием находятся значки для переключения между датчиками, а ниже — график датчика (измеренный в EV или величине экспозиции).

Обрезанный снимок экрана карты датчика внешней освещенности в приложении Google Science Journal. Карта сенсора снабжена этикеткой и показывает название сенсора вверху. Под названием находятся значки для переключения между датчиками, а ниже — график датчика (измеряется в люксах).

Найди! Чтобы эффективно использовать датчик освещенности в своих экспериментах, вам необходимо знать, где находится датчик на вашем телефоне или устройстве. Как на Android, так и на iOS датчик освещенности находится на передней панели устройства (та часть, которая обращена к вам).В iOS датчиком яркости является фронтальная камера. На Android датчик внешней освещенности обычно находится рядом с фронтальной камерой. ( Примечание : Если вы не можете найти датчик освещенности, обратитесь к документации на свое устройство.)

Открыв карту датчика освещенности, прикройте пальцем область датчика освещенности. Вы видите изменение на графике? Если нет, перемещайте палец по кругу, пока не найдете датчик. Когда вы накроете датчик пальцем, вы увидите уменьшение показаний (на iOS вы можете даже увидеть отрицательные показания).Когда вы откроете датчик, показания увеличатся. При использовании светочувствительного датчика для эксперимента необходимо помнить о его расположении, чтобы можно было эффективно расположить датчик по отношению к измеряемому источнику света. Вы также должны быть осторожны, чтобы убедиться, что датчик не заблокирован или закрыт.

Попробуйте датчик освещенности

Чтобы увидеть датчик освещенности в действии, попробуйте следующее простое действие. Наблюдая за графиком датчика освещенности, прикрывайте датчик освещенности пальцем (как вы это делали раньше, когда находили датчик).Вы видите на графике снижение яркости? Подождите секунду, а затем откройте датчик. Подождите несколько секунд и повторите. Сделав это несколько раз, вы сможете определить высокие и низкие точки на графике и то, как они соответствуют изменению освещенности, считываемому датчиком.

Совет : Когда вы закрываете датчик пальцем, вы также можете заметить, что значок лампочки на плате датчика освещенности гаснет, а затем снова становится ярче, когда вы убираете палец!

На снимке экрана ниже показаны данные, записываемые с помощью датчика яркости (iOS).Вы можете сказать, что приложение активно записывает, потому что график имеет светло-красный фон, что указывает на то, что данные записываются. Запись с использованием датчика внешней освещенности на Android выглядела бы аналогичным образом.

Скриншот активной записи карты датчика яркости в приложении Google Science Journal. Карта сенсора снабжена этикеткой и показывает название сенсора вверху. Красный участок, показывающий, что записывается, обведен на графике для датчика (измеряется в EV).Минимальные, средние и максимальные значения записанного участка отображаются под графиком. Также есть шкала времени и таймер внизу экрана, чтобы отслеживать время записи.

( Примечание : имейте в виду, что цвет полосок будет изменяться в приложении в зависимости от того, сколько карт датчиков открыто.)

На снимке экрана ниже показаны данные, записанные в приложении «Научный журнал» с помощью датчика яркости (слева) и датчика внешней освещенности (справа).Хотя единицы измерения на разных платформах различаются, вы можете видеть четкую картину, записанную каждым типом светового датчика, когда датчик был закрыт и открыт.

Два снимка экрана показывают запись обзора карты датчика яркости и внешней освещенности в приложении Google Science Journal. На обоих графиках записываются данные о том, когда датчик накрыт и открыт, и показаны очень похожие модели между двумя графиками.

Запись данных датчика освещенности

Используя приложение «Научный журнал», вы можете делать снимки показаний датчика освещенности или записывать данные датчика освещенности с течением времени.( Примечание : эти шаги более подробно описаны в этом сообщении.)

На изображении ниже показано, как снимки и записи с датчика яркости отображаются в экспериментальной ленте. Нажатие на снимок или запись открывает наблюдение, чтобы вы могли просмотреть дополнительные сведения (или получить доступ к дополнительным функциям, таким как Обрезка и Поделиться для записей). ( Примечание : снимки и записи будут выглядеть одинаково в экспериментальной ленте на Android, но датчик будет датчиком внешней освещенности.)

Снимок экрана и запись, сделанная с карты датчика яркости в экспериментальной ленте приложения Google Science Journal. Снимок показывает одно значение (в данном примере 2,8 EV), метку для карты датчика, дату и время. Запись показывает график записи, название записи, дату и время, метку для карты датчика, а также минимальные, средние и максимальные значения графика.

Просмотр записи

Когда вы открываете запись из экспериментального канала, вы можете просмотреть график более подробно.Ниже показан образец записи с датчика яркости.

Снимок экрана с записью обзора карты датчика яркости в приложении Google Science Journal. Карандаш в верхней части экрана позволяет пользователю переименовать запись. Меню (три точки в правом верхнем углу экрана) можно нажать для доступа к дополнительным инструментам, таким как кадрирование и совместное использование. Обзор показывает название записи, продолжительность, дату и время, а также тип сенсорной карты, используемой для записи, в верхней части экрана.Ниже приведен график записанных данных с минимальными, средними и максимальными значениями, показанными над графиком, и маркером на графике, который показывает точки данных в определенное время на графике. Кнопка воспроизведения и ссылка для добавления примечания к временной шкале расположены в нижней части экрана.

Перед использованием данных вам может потребоваться обрезать график, чтобы удалить данные в начале или в конце, которые возникли при работе с устройством. Вы можете обрезать график, чтобы удалить информацию, но будьте осторожны.В настоящее время нет возможности отменить обрезку. Доступ к параметрам кадрирования и публикации можно получить, нажав трехточечное меню в верхнем углу записи.

(Информация о просмотре записи и работе с параметрами кадрирования и публикации более подробно описана в этом посте.)

Эксперимент с датчиком освещенности

В следующих проектах Science Buddies используется датчик освещенности.

Еще не все

В следующем посте этой серии руководств мы более подробно рассмотрим акселерометр в приложении «Научный журнал» и проекты Science Buddies, в которых используется акселерометр.

См. Другие публикации из этой серии и дополнительные ресурсы приложения «Научный журнал» на сайте Science Buddies:

Загрузите приложение, чтобы начать работу! Приложение «Научный журнал Google» доступно как для iOS, так и для Android.

Эксперимент с датчиком освещенности в Научном журнале

Вам также могут понравиться эти похожие сообщения:

Звездный свет, звезда яркая: как интенсивность света меняется с расстоянием?

Убедитесь, что в вашем браузере включен JavaScript.Если вы оставите отключенным JavaScript, вы получите доступ только к части предоставляемого нами контента. Вот как.

Сделайте этот проект Science
с помощью телефона
!

Области науки Астрономия
Наука со смартфоном
Сложность
Требуемое время Очень короткое (≤ 1 дня)
Предварительные требования Нет
Наличие материала Легко доступны
Стоимость Очень низкий (менее 20 долларов США)
Безопасность Нет проблем

Аннотация

Вы когда-нибудь смотрели на звезды ночью и задавались вопросом, с какой скоростью они движутся или как далеко они находятся? Изучая, как яркости звезды меняется с расстоянием, вы можете ответить на эти вопросы.В этом научном проекте по астрономии вы создадите модель звездного света и воспользуетесь приложением Google Science Journal на своем смартфоне или планшете, чтобы обнаружить ключевую взаимосвязь между яркостью и расстоянием.

Объектив

Чтобы определить, как сила света точечного источника света, например звезды, изменяется с расстоянием от этого источника.

Поделитесь своей историей с друзьями по науке!

Да,
Я сделал этот проект!

Пожалуйста, войдите в систему (или создайте бесплатную учетную запись), чтобы сообщить нам, как все прошло.

Планируете ли вы сделать проект от Science Buddies?

Вернитесь и расскажите нам о своем проекте, используя ссылку «Я сделал этот проект» для выбранного вами проекта.

Вы найдете ссылку «Я сделал этот проект» на каждом проекте на веб-сайте Science Buddies, так что не забудьте поделиться своей историей!

Кредиты

Кристин Стронг, друзья науки
Сабина де Брабандере, доктор философии, друзья науки

цитировать эту страницу

Здесь представлена ​​общая информация о цитировании.Обязательно проверьте форматирование, включая использование заглавных букв, для метода, который вы используете, и обновите цитату по мере необходимости.

MLA Стиль

Сотрудники Science Buddies.

«Звездный свет, звезда яркая: как интенсивность света меняется с расстоянием?» Друзья науки ,
23 июня 2020,
https://www.sciencebuddies.org/science-fair-projects/project-ideas/Astro_p034/astronomy/how-does-light-intensity-change-with-distance.
Доступ 22 ноября 2020 г.

Стиль APA

Сотрудники Science Buddies.

(2020, 23 июня).
Звездный свет, звезда яркая: как интенсивность света меняется с расстоянием?
Извлекаются из
https://www.sciencebuddies.org/science-fair-projects/project-ideas/Astro_p034/astronomy/how-does-light-intensity-change-with-distance

Дата последнего редактирования: 2020-06-23

Введение

Вы любите смотреть на звезды? Нет, не голливудские — те, что в небе! Тысячи лет люди смотрели на эти верные точки света и интересовались этими «бриллиантами в небе».«Они использовали звезды в качестве центральных элементов религий, топлива для легенд и мифов, инструментов для навигации и в качестве предсказуемых календарей для посадки сельскохозяйственных культур. Однако в 1584 году Джордано Бруно предположил, что звезды — это объекты, похожие на Солнце, находящиеся чуть дальше. Эта идея расстроила многих людей, и он был фактически убит за это и за другие убеждения. Людям потребовалось более 250 лет, чтобы признать правоту Бруно и провести первое измерение расстояния от Земли до звезды.

Рисунок 1. Фотография 100 миллиардов звезд в Млечном Пути, сделанная основателем Science Buddies Кеннетом Хессом.
Golden State Star Party. (Кеннет Л. Хесс, 2009.)

Чтобы узнать, насколько далеко находится звезда, ученым сначала нужно было выяснить, как интенсивность света точечного источника света , такого как звезда, изменяется с расстоянием. Интенсивность света — это мера того, сколько света падает на определенную площадь, например на один квадратный метр. Ученые экспериментировали и предсказали, что зависимость между интенсивностью и расстоянием будет соответствовать закону обратных квадратов . Это означает, что по мере того как расстояние от источника света удваивается, его сила света уменьшается в четыре раза, (что составляет квадратов коэффициента изменения). Это проиллюстрировано на Рисунке 2, где красная точка, точечный источник света, имеет интенсивность света, которую мы назовем для этого примера L 0 , на расстоянии одной единицы (она может представлять любую единицу) от источника света; но когда вы удваиваете расстояние до двух единиц, интенсивность снижается в четыре раза.На расстоянии трех единиц интенсивность снижается в раз, из девяти, и так далее.

Светящаяся точка распространяется в виде увеличивающегося узора из квадратов, чтобы представить закон обратных квадратов. Когда свет проходит определенное расстояние, интенсивность света будет уменьшаться на квадрат расстояния. Самый маленький квадрат находится ближе всего к точке света и является самым ярким. Второй световой квадрат вдвое дальше от источника света, чем первый квадрат, поэтому интенсивность света

Закон обратных квадратов света Цели: Обзор:

Принципиальные схемы и символы (1)

Принципиальные схемы и символы (1) Название: Условные обозначения контуров Мы помним, как мы собирали контуры вместе с помощью схемы или рисования эскиза.В целях экономии времени и точности эскизов

Подробнее

Взаимодействие на расстоянии

Взаимодействие на расстоянии Обзор урока: Студенты контактируют с магнитами и используют их каждый день. Они часто не принимают во внимание, что существуют разные типы магнитов и что они сделаны для разных

.

Подробнее

ДОБРЫЙ СВЕТ, ЛУНА (И ЗВЕЗДЫ)

2-НЕДЕЛЬНЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ ДОБРОГО НОЧА, ЛУНЫ (И ЗВЕЗД): ФОНАРЬ ЗВЕЗД И ЛУННЫЙ ЖУРНАЛ Вы когда-нибудь замечали, как меняется ночное небо над вами? Форма Луны меняется в течение месяца, а созвездия

Подробнее

Причины времен года

Причины сезонов (подход активного обучения) Материалы: 4 глобуса, один светильник на подставке с мягкой белой лампочкой, 4 фонарика, четыре набора карточек «Времена года», четыре ламинированные черные карточки с размером 1 дюйм

Подробнее

ДЕТСКАЯ ФИЗИКА

ДЕТСКИЙ САД ФИЗИКА 3 НЕДЕЛИ ПЛАНЫ ЗАНЯТИЙ И МЕРОПРИЯТИЯ ПРИКЛАДНАЯ НАУКА ОБЗОР ДЕТСКОГО САДА НАУКА И МАТЕМАТИЧЕСКАЯ НЕДЕЛЯ 1.PRE: описание и сравнение гнезд, птиц и яиц. LAB: Описание различных

Подробнее

ЛАБОРАТОРИЯ ОЦЕНКИ ПРЕСТУПНОСТИ

СУДЕБНАЯ НАУКА ВВЕДЕНИЕ ЗАДАНИЕ № 12 НАЗВАНИЕ ДАТА ЛАБОРАТОРИЯ ОЦЕНКИ СЦЕНЫ ПРЕСТУПЛЕНИЯ Задача Вы сделаете приблизительные и окончательные эскизы места преступления. Введение После того, как фотограф закончил свой

Подробнее

Решения на вопросы о лампах

Решения на вопросы о лампах Примечание. Мы сделали несколько основных схем с лампами, по сути, три основных, о которых я могу вспомнить. Я суммировал наши результаты ниже.Для сдачи выпускного экзамена вы должны понимать

Подробнее

Ракеты: Взлет! Гоночный воздушный шар

Ракеты: Взлет! На каждое действие есть равная и противоположная реакция. Ракеты и воздушные шары Что происходит, когда вы надуваете воздушный шар, а затем отпускаете его? Воздушный шар движется по воздуху? Вы

Подробнее

Руководство для учителя Climate Discovery

Руководство для учителей Climate Discovery Солнечные пятна и климат Раздел: Маленький ледниковый период Урок: 7 Материалы и время подготовки: Подготовка: 10 минут каждое: 60 минут Материалы для учителя: Прозрачность диафрагмы

Подробнее

Ключ.Имя: ЦЕЛИ

Название: Ключевые ЗАДАЧИ Правильно определить: наблюдение, вывод, классификация, отклонение в процентах, плотность, скорость изменения, циклическое изменение, динамическое равновесие, граница раздела, масса, объем ГРАФИЧЕСКИЕ ВЗАИМООТНОШЕНИЯ

Подробнее

Пятница, 20 января 2012 г., утро

ЭТО НОВАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ H Пятница, 20 января 2012 г. Утро GCSE ДВАДЦАТЬ ПЕРВЫЙ ВЕК НАУКА ФИЗИКА A A181 / 02 Модули P1 P2 P3 (высший уровень) * A131500112 * Кандидаты отвечают на вопросы.Калькулятор

Подробнее

Обзор Astronomy 1140 Quiz 1

Астрономия 1140 Викторина 1 Обзор Проф. Прадхан 15 сентября 2015 г. Что такое наука? 1. Объясните разницу между астрономией и астрологией. (а) Астрология: не наука, использующая знаки зодиака для предсказания будущего / личность

Подробнее

Измерение диаметра Солнца

Глава 24 Изучение Солнца Исследование 24 Измерение диаметра Солнца Введение Солнце находится примерно в 150 000 000 км от Земли.Чтобы понять, насколько это далеко, примите во внимание тот факт, что

Подробнее

Первые открытия. Астероиды

Во-первых открытий Sloan Digital Sky Survey начал свою работу 8 июня 1998 г. С этого времени ученые SDSS усердно данные работы анализирующих и делать выводы. На этой странице описаны семь

Подробнее

Изготовление рефлекторного телескопа

Создание телескопа с рефлектором, построенного сэром Исааком Ньютоном. Копия первого рефлектора. В настоящее время профессиональные астрономы используют другой тип телескопа, отличный от первого телескопа

.

Подробнее

Как понять общую теорию относительности

Глава S3 Пространство-время и гравитация Каковы основные идеи специальной теории относительности? Специальная теория относительности пространства-времени показала, что пространство и время не являются абсолютными. Вместо этого они неразрывно связаны в четырехмерном пространстве

.

Подробнее

Глава 3 Чтение учащихся

Глава 3 Чтение учащихся Если вы держите в руке кусок твердого свинца или железа, он кажется тяжелым для своего размера.Если вы держите кусок бальзового дерева или пластика такого же размера, он кажется легким для своего размера.

Подробнее

7.4A / 7.4B СТУДЕНЧЕСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ № 1

7.4A / 7.4B ЗАДАНИЕ УЧАЩИХСЯ № 1 Напишите формулу, которая могла бы использоваться для определения радиуса круга, r, с учетом длины окружности, C. Формула в таблице математики для 7 класса, которая связывает

Подробнее

Ключевые концепции музея пинбола в Роаноке

Основные концепции музея пинбола в Роаноке Из чего сделаны машины для игры в пинбол? СОЛ 3.3 Для изготовления автомата для игры в пинбол используется множество различных материалов: 1. Сталь: шар для игры в пинбол сделан из стали, поэтому он имеет большую массу.

Подробнее

Знакомство с Ньютоном

Введение Обзор Эта первая программа знакомит студентов с идеей движения и силами, которые запускают движение объекта. Студенты знакомятся с Исааком Ньютоном, наиболее известным по

.

Подробнее

Электромагнитная индукция

В этом эксперименте деятельность будет основана на моделировании Фета под названием «Электромагнитная лаборатория Фарадея», созданном группой из Университета Колорадо в Боулдере.В этой группе есть несколько хороших симуляторов

Подробнее

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *