Sisältö
- Säteilytyksen fysikaaliset peruskäsitteet
- Kynttilän voima ja kynttilä
- Lumen
- Muuntaminen välillä Candelas ja Lumens
Yksi suurimmista iloista useimpien nuorten ihmisten elämässä on katseleminen selkeään yötaivaaseen, näkemällä kaikki nämä kaukaisen valon osoittimet iltajärjestelmissä ja tuntemalla ensimmäistä kertaa maailmankaikkeuden silkkaa laajuutta. . Ilman näkyvää valoa ja tähdet, kuten aurinko, lähettävät näkymätöntä sähkömagneettista säteilyä, elämä maan päällä ja kaikkialla muualla olisivat mahdotonta.
Fyysikot tarvitsevat tapoja seurata tarkasti kaikkea näkyvää säteilyä ("valoa") sekä näkymätöntä säteilyä, joka pommittaa maata kaikista suunnista kaikkina aikoina. He saattavat haluta tietää sen näkyvistä ominaisuuksista tai olla kiinnostuneempia sen energiasta. Auttaakseen näitä tehtäviä, tutkijat ovat keksineet kandela ja lumenia.
Säteilytyksen fysikaaliset peruskäsitteet
Tämän tyyppisissä ongelmissa, jotka koskevat tietylle avaruusalueelle saavutetun pisteen säteilyn ominaisuuksia, valonlähde käsitellään yhtenä pisteenä ja sen lähettämän valon tai energian oletetaan säteilevän samalla tavalla. kaikkiin suuntiin. Siten kaikissa samankokoisissa osissa näkymätön pallo, jonka valonlähde on sen keskustassa, koettaisi saman energian virtausta tai virtausta valinnan läpi.
Avaruuden "laastari", jonka läpi lähteen säteily läpäisee, käsitellään kohtisuorassa sähkömagneettisten säteiden kanssa, ellei toisin ole määritelty.
Kynttilän voima ja kynttilä
Ensinnäkin, tiedä, että termi "kynttilän voima" on pudonnut fysiikan historian roskakoriin. Kynttilän teho on korvattu kynttilällä (cd) ja sitä voidaan pitää olennaisesti samana yksikönä.
Sinulle ei ole tärkeää sitoutua tähän muistiin, mutta kandela mittaa valon voimakkuus, merkitty I, 1 cd on yhden säteilytaajuutta (540 x 10.) lähettävän lähteen valovoima12 hertsiä tai sykliä sekunnissa) ja sen säteilyvoimakkuus on 1/683 wattia per steradiaaniatai kaareva "laikku" näkymättömästä pallosta, jonka läpi säteily kulkee, joka on valittu tutkittavaksi.
Säteilytys E pinnan antaa suhde E = minä / R2 säteilylle, joka kulkee kohtisuorassa steradianin läpi.
Lumen
Kun ajattelet lumenia vs. kynttilän suhteen, ajattele lähteestä lähtevän energian kokonaisenergiaa verrattuna siihen siihen osaan, jonka ihmisen silmä sattuu olemaan varustettu rekisteröintiin.
Luumeni (lm) on monipuolisempi kuin kynttilä, eli siinä otetaan huomioon säteily, jota heidän silmänsä eivät pysty näkemään. Luumeni voidaan määritellä valovirta päästään steradiaanille pistelähteellä, jolla on valon voimakkuus, minä 1 kynttilä. lux on yksikkö, joka on yhtä suuri kuin 1 lm / m2.
Siten vaikka luumen ja kynttilänvoima eivät ole helppoja muunnoksia, tosiasia, että ne muuttuvat samaan suuntaan, on hyödyllinen. Vertailun vuoksi tyypillinen 100 watin hehkulamppu palvelee 150 lm: n valovirtaa, kun taas tavallisten autojen voimakas ajovalo tarkistaa noin 150 000 lm: n paineessa.
Muuntaminen välillä Candelas ja Lumens
Kynttilänvoima vs. lumenit (tai nykyään kynttilä lumeniksi) -ongelma on kiusannut monia opiskelijoita. Tämä johtuu siitä, että et voi muuntaa yhtä toiseen suoraan, koska ne eivät edusta samaa fyysistä asiaa. Voit kuitenkin työskennellä näiden kahden kanssa samanaikaisesti ja tehdä vertailuja.
Yksiköiden ohittaminen:
{lm} = {cd} × 2π (1 - {cos} (θ / 2))Tässä, θ edustaa kartion kärjen kulma, tai kulman ympyrän välillä näkymättömän "kartion" juurella, joka on minkä tahansa valitun mittasuhteen säteilyssä ulospäin valonlähteestä ja itse säteistä. Tämä "ympyrä" on "pinta", jonka läpi valonsäteet "virtaavat" myötävaikuttaakseen vuoon (lm) ja myös missä ne "loistavat" myötävaikuttaakseen lm: iin. Sinulle annetaan tämä kulma, kun sinua pyydetään ratkaisemaan nämä ongelmat.
Pistevalonlähteessä, joka säteilee tasaisesti kaikkiin suuntiin, mitä tässä tarkastellaan, ongelma on yksinkertaisempi. Koska maksimiarvo on 2, mikä tapahtuu, kun cos (θ/2) = −1,
aloita {yhdenmukaistettu} {lm} & = 2π (1 - (- 1)) {cd} & = 4π ; {cd} loppu {kohdistettu}Siten isotooppipallolle, lumenit ovat vain kandelia kertaa 4π.