Ljusstyrka

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 30 oktober 2019; kontroller kräver 4 redigeringar .

Ljuskällans [1] ljusstyrka är ljusflödet som skickas i en given riktning, dividerat med en liten (elementär) rymdvinkel nära denna riktning och med projektionen av källområdet [2] på ett plan vinkelrätt mot observationsaxeln . Med andra ord är det förhållandet mellan intensiteten av ljus som emitteras av ytan och området för dess projektion på ett plan vinkelrätt mot observationsaxeln.

B(\alpha )={\frac {dI(\alpha )}{d\sigma \cos \alpha }}

I definitionen ovan förstås det, om den betraktas som en allmän, att källan har en liten storlek, närmare bestämt en liten vinkelstorlek. I fallet när vi talar om en avsevärt utökad lysande yta, betraktas vart och ett av dess element som en separat källa. I det allmänna fallet kan därför ljusstyrkan för olika punkter på ytan vara olika. Och då, om vi talar om ljusstyrkan för källan som helhet, generellt sett, menas medelvärdet. Källan kanske inte har en specifik strålningsyta (en lysande gas, ett område av ett medium som sprider ljus, en källa med komplex struktur - till exempel en nebulosa inom astronomi, när vi är intresserade av dess ljusstyrka som helhet), då under källans yta kan vi mena en villkorligt vald yta som begränsar den eller helt enkelt ta bort ordet "yta" från definitionen.

I International System of Units (SI) mäts det i candela per m² . Tidigare kallades denna måttenhet nit (1nt \u003d 1 cd / 1 m² ), men för närvarande tillhandahåller inte standarderna för SI-enheter användningen av detta namn.

Det finns också andra enheter för att mäta ljusstyrka - stilb (sb), apostilb (asb), lambert (Lb):

1 asb \u003d 1 / π × 10 -4 sb \u003d 0,3199 nt \ u003d 10 -4 Lb. [3]

Generellt sett beror ljusstyrkan hos en källa på observationsriktningen, även om ytor som avger eller diffust sprider ljus följer Lamberts lag mer eller mindre exakt , i vilket fall ljusstyrkan inte beror på riktning.
Det sista fallet (i avsaknad av absorption eller spridning av mediet - se nedan) tillåter oss att överväga både ändliga solida vinklar och ändliga ytor i definitionen (istället för oändligt små i den allmänna definitionen), vilket gör definitionen mer elementär, men vi måste förstå att i det allmänna fallet (till vilket, om större noggrannhet krävs, de flesta praktiska fall också gäller), bör definitionen baseras på oändligt små eller åtminstone fysiskt små (elementära) rymdvinklar och ytor.
När det gäller ett medium som absorberar eller sprider ljus beror den skenbara ljusstyrkan naturligtvis också på avståndet från källan till betraktaren. Men själva införandet av en sådan kvantitet som ljusstyrkan hos en källa motiveras inte minst av det faktum att i ett viktigt särskilt fall av ett icke-absorberande medium (inklusive vakuum), beror den skenbara ljusstyrkan inte på avstånd, inklusive i det viktiga praktiska fallet när kroppen bestäms vinkeln av storleken på linsen (eller pupillen) och minskar med avståndet (fallet med avståndet från ljuskällan kompenserar exakt för minskningen av denna rymdvinkel).
Det finns en sats som säger att bildens ljusstyrka aldrig överstiger källans ljusstyrka [4] .

Ljusstyrka L är ett ljusvärde lika med förhållandet mellan ljusflödet och den geometriska faktorn : $d^{2}\Phi$ $d\Omega dA\cos \alpha$

L={\frac {d^{2}\Phi }{d\Omega dA\cos \alpha }}

Här är den rymliga vinkeln fylld med strålning, är arean av området som avger eller tar emot strålning, och är vinkeln mellan vinkelrät mot detta område och strålningsriktningen. Två praktiskt taget mest intressanta specifika definitioner följer av den allmänna definitionen av ljusstyrka: $d\Omega$ $dA$ $\alfa$

Ljusstyrkan som emitteras av en yta i en vinkel mot normalen för denna yta är lika med förhållandet mellan intensiteten av ljus som emitteras i en given riktning och projektionsområdet för den emitterande ytan på ett plan vinkelrätt mot denna riktning [5] : $dS$ $\alfa$ $jag$

L={\frac {dI}{dS\cos \alpha }}

Ljusstyrka är förhållandet mellan belysning vid en punkt i planet vinkelrät mot riktningen till källan till den elementära rymdvinkeln i vilken strömmen som skapar denna belysning är innesluten: $E$

L={\frac {dE}{d\Omega \cos \alpha }}

Ljusstyrkan mäts i cd/ m2 . Av alla ljusvärden är ljusstyrkan mest direkt relaterad till visuella förnimmelser, eftersom belysningen av bilderna av föremål på näthinnan är proportionell mot ljusstyrkan hos dessa föremål. I systemet med energifotometriska storheter kallas ett värde som liknar ljusstyrka energiljusstyrka och mäts i W / (sr m 2 ).

Inom astronomi

Inom astronomi är ljusstyrka ett kännetecken för emissiviteten eller reflektiviteten hos himlakropparnas yta . Ljusstyrkan hos svaga himmelska källor uttrycks av storleken på en yta på 1 kvadratsekund, 1 kvadratminut eller 1 kvadratgrad, det vill säga belysningen från detta område jämförs med belysningen som ges av en stjärna med en känd magnitud .

Sålunda kännetecknas natthimlens ljusstyrka utan en måne i klart väder, lika med 2⋅10 −4 cd/m² , av en magnitud på 22,4 s 1 kvadratsekund eller en stjärnmagnitud på 4,61 s 1 kvadratgrad. Ljusstyrkan för den genomsnittliga nebulosan är 19-20 magnituder från 1 kvadratsekund. Ljusstyrkan på Venus är cirka 3 magnituder från 1 kvadratsekund. Ljusstyrkan för området i 1 kvadratsekund, över vilket ljuset från en stjärna med noll magnitud är fördelat, är lika med 92 500 cd / m² . En yta vars ljusstyrka inte beror på platsens lutningsvinkel mot siktlinjen kallas ortotropisk; flödet som avges av en sådan yta per ytenhet följer Lamberts lag och kallas lätthet; dess enhet är lambert, vilket motsvarar ett totalt flöde på 1 lm (lumen) från 1 m².

I TV

Ljusstyrkan ( B ) uppskattas av det maximala värdet av ljusstyrkan för registrets ljusområden. [6]

Exempel

Solen i zenit — 1,65⋅10 9 cd/m² [7]
Solen vid horisonten — 6⋅10 6 cd/m² [7]
dimma upplyst av solen - mer än 12 000 cd / m² [8]
himmel täckt av lätta moln - 10 000 cd/m² [9]
fullmåneskiva - 2500 cd / m²
dagtid klar himmel - 1500-4000 cd / m² [7]
himlen i stratosfären på en höjd av 19 km är 75 cd/m² [10]
nattlysande moln - ibland upp till 1-3 cd/m² [11]
norrsken — upp till 0,2 cd/m² [11]
natthimlen på en fullmåne är 0,0054 cd/m² [12]
månlös natthimmel - 0,01 [7] -0,0001 cd/m² [9] ; 0,000171 cd/m² [13]

Se även

Anteckningar

↑ En ljuskälla kan förstås som en yta som sänder ut, samt reflekterar eller sprider ljus. Det kan också vara ett 3D-objekt.
↑ I fallet när källan inte är en lysande yta, talar vi om en projektion av en tredimensionell kropp eller ett område av rymden, som anses vara en källa.
↑ Apostille Arkivexemplar daterad 16 september 2009 på Wayback Machine i Great Soviet Encyclopedia
↑ När det gäller ett förstärkande medium är denna sats inte direkt uppfylld, eller behöver åtminstone klargöras korrekt för att förstå dess formulering, medan formuleringen är något svår eftersom i fysisk mening källan inte bara är den primära källan, utan även mediet. På ett eller annat sätt, om vi med källans ljusstyrka endast förstår den primära källans ljusstyrka, kan den uppenbarligen överträffas när ljus fortplantar sig i ett aktivt medium.
↑ Petrovsky M. V. Elektrisk belysning: föreläsningsanteckningar för studenter i specialiteten 7.050701 "Elektriska system och elektrisk belysning" för alla former av utbildning. - Sumi : SumDU, 2012. - 227 sid.
↑ R. M. Stepanov. Fotoelektroniska TV-apparater. - St Petersburg Electrotechnical University "LETI", 2014. - S. 13. - 191 s.
↑ 1 2 3 4 Tabeller över fysiska storheter / utg. acad. I. K. Kikoina. - M . : Atomizdat, 1975. - S. 647.
↑ Runway Visual Range Guide (länk ej tillgänglig) . Hämtad 24 mars 2017. Arkiverad från originalet 25 februari 2017. (obestämd)
↑ 1 2 Enokhovich A. S. Handbook of Physics.—2nd ed. / ed. acad. I. K. Kikoina. - M . : Utbildning, 1990. - S. 213. - 384 sid.
↑ Proceedings of the All-Union Conference on the Study of the Stratosphere. L.-M., 1935. - S. 174, 255.
↑ 1 2 Ishanin G. G., Pankov E. D., Andreev A. L. Strålningskällor och mottagare. - St Petersburg. : Yrkeshögskola, 1991. - 240 sid. — ISBN 5-7325-0164-9 .
↑ Tousey R., Koomen MJ Synligheten av stjärnor och planeter under skymningen // Journal of the Optical Society of America, Vol. 43, nr 3, 1953, sid. 177-183
↑ Andrew Crumey mänsklig kontrasttröskel och astronomisk synlighet . Hämtad 20 februari 2017. Arkiverad från originalet 20 februari 2017. (obestämd)

Länkar

färgrymder. Författarens vetenskapliga bibliotek USTU Arkivexemplar daterad 8 maj 2012 på Wayback Machine

Lätta mängder
ljusenergi Ljusflöde Ljusstyrka Ljusets kraft Ljusstyrka belysning Rumslig belysning belysning ljusexponering Rumslig ljusexponering Volumetrisk densitet av ljusenergi Integrerad ljusstyrka Volumetrisk densitet av ljusenergi Volymdensitet av ljusintensitet Motsvarande ljusstyrka