प्रकाश की मात्रा: चमकदार प्रवाह, प्रकाश की तीव्रता, रोशनी, चमक, चमक

1. हल्का प्रवाह

चमकदार प्रवाह - उज्ज्वल ऊर्जा की शक्ति, जैसा कि प्रकाश संवेदना से उत्पन्न होता है। दीप्तिमान ऊर्जा अंतरिक्ष में उत्सर्जक द्वारा उत्सर्जित क्वांटा की संख्या से निर्धारित होती है। दीप्तिमान ऊर्जा (उज्ज्वल ऊर्जा) जूल में मापी जाती है। प्रति यूनिट समय में उत्सर्जित ऊर्जा की मात्रा को रेडिएंट फ्लक्स या रेडिएंट फ्लक्स कहा जाता है। दीप्तिमान प्रवाह वाट में मापा जाता है। चमकदार प्रवाह को Fe द्वारा निरूपित किया जाता है।

कहा पे: क्यूई - विकिरण ऊर्जा।

विकिरण प्रवाह को समय और स्थान में ऊर्जा के वितरण की विशेषता है।

ज्यादातर मामलों में, जब वे समय के साथ विकिरण प्रवाह के वितरण के बारे में बात करते हैं, तो वे विकिरण की उपस्थिति की क्वांटम प्रकृति को ध्यान में नहीं रखते हैं, लेकिन इसे एक ऐसे कार्य के रूप में समझते हैं जो तात्कालिक मूल्यों के समय में बदलाव देता है। विकिरण प्रवाह की एफ (टी)। यह स्वीकार्य है क्योंकि प्रति इकाई समय स्रोत द्वारा उत्सर्जित फोटॉनों की संख्या बहुत बड़ी है।

विकिरण प्रवाह के वर्णक्रमीय वितरण के अनुसार, स्रोतों को तीन वर्गों में बांटा गया है: रैखिक, धारीदार और निरंतर स्पेक्ट्रा के साथ। एक रेखीय स्पेक्ट्रम वाले स्रोत के विकिरण प्रवाह में अलग-अलग रेखाओं से मोनोक्रोमैटिक फ्लक्स होते हैं:

कहा पे: Фλ — मोनोक्रोमैटिक रेडिएशन फ्लक्स; फे - विकिरण प्रवाह।

बैंड-स्पेक्ट्रम स्रोतों के लिए, उत्सर्जन काफी व्यापक वर्णक्रमीय क्षेत्रों में होता है - बैंड एक दूसरे से गहरे अंतराल से अलग होते हैं। निरंतर और बैंडेड स्पेक्ट्रा के साथ विकिरण प्रवाह के वर्णक्रमीय वितरण को चिह्नित करने के लिए, वर्णक्रमीय विकिरण प्रवाह घनत्व नामक मात्रा का उपयोग किया जाता है

कहाँ पे: λ तरंग दैर्ध्य है।

वर्णक्रमीय विकिरण प्रवाह का घनत्व स्पेक्ट्रम पर विकिरण प्रवाह के वितरण की एक विशेषता है और प्राथमिक प्रवाह के अनुपात के बराबर है ΔFeλ इस खंड की चौड़ाई के लिए एक असीम खंड के अनुरूप है:

वर्णक्रमीय विकिरण प्रवाह घनत्व वाट प्रति नैनोमीटर में मापा जाता है।

प्रकाश इंजीनियरिंग में, जहां मानव आंख विकिरण का मुख्य रिसीवर है, विकिरण प्रवाह की प्रभावी क्रिया का मूल्यांकन करने के लिए चमकदार प्रवाह की अवधारणा पेश की जाती है। चमकदार प्रवाह आंखों पर इसके प्रभाव से अनुमानित विकिरण प्रवाह है, जिसकी सापेक्ष वर्णक्रमीय संवेदनशीलता सीआईई द्वारा अनुमोदित औसत वर्णक्रमीय दक्षता वक्र द्वारा निर्धारित की जाती है।

प्रकाश प्रौद्योगिकी में चमकदार प्रवाह की निम्नलिखित परिभाषा का भी उपयोग किया जाता है: चमकदार प्रवाह प्रकाश ऊर्जा की शक्ति है। चमकदार प्रवाह की इकाई लुमेन (एलएम) है। 1 एलएम 1 कैंडेला की चमकदार तीव्रता के साथ एक आइसोट्रोपिक बिंदु स्रोत द्वारा एकल ठोस कोण पर उत्सर्जित चमकदार प्रवाह से मेल खाता है।

तालिका नंबर एक।प्रकाश स्रोतों के विशिष्ट चमकदार मूल्य:

लैंप के प्रकार विद्युत ऊर्जा, डब्ल्यू चमकदार प्रवाह, एलएम चमकदार दक्षता एलएम / डब्ल्यू गरमागरम दीपक 100 वाट 1360 एलएम 13.6 एलएम / डब्ल्यू फ्लोरोसेंट लैंप 58 वाट 5400 एलएम 93 एलएम / डब्ल्यू उच्च दबाव सोडियम लैंप 100 वाट 10000 एलएम 100 एलएम / डब्ल्यू कम दबाव सोडियम लैंप 180 वाट 33000 एलएम 183 एलएम / डब्ल्यू उच्च दबाव पारा दीपक 1000 वाट 58000 एलएम 58 एलएम / डब्ल्यू मेटल हलाइड लैंप 2000 वाट 190 000 एलएम 95 एलएम / डब्ल्यू चमकदार प्रवाह Ф शरीर पर गिरने को तीन घटकों में वितरित किया जाता है: परिलक्षित शरीर द्वारा Фρα द्वारा अवशोषित और Фτ याद किया... पर प्रकाश गणना उपयोगिता कारक: प्रतिबिंब ρ = Fρ/ F; अवशोषण α= Fα/ F; ट्रांसमिशन τ= Fτ/ Ф.

तालिका 2. कुछ सामग्रियों और सतहों की हल्की विशेषताएं

सामग्री या सतह गुणांक प्रतिबिंब और संचरण व्यवहार प्रतिबिंब ρ अवशोषण α संचरण τ चाक 0.85 0.15 - डिफ्यूज़ सिलिकेट इनेमल 0.8 0.2 - डिफ्यूज़ एल्युमिनियम मिरर 0.85 0.15 - पॉइंटेड ग्लास मिरर 0.8 0,2 - डायरेक्टेड फ्रॉस्टेड ग्लास 0,1 0,5 0,4 डिफ्यूज डायरेक्टेड बायो मिल्क ग्लास 0,22 0,15 0,63 डिफ्यूज डायरेक्ट ओपल सिलिकेट ग्लास 0,3 0,1 0,6 डिफ्यूज मिल्क सिलिकेट ग्लास 0, 45 0.15 0.4 डिफ्यूज

2. प्रकाश की तीव्रता

वास्तविक स्रोत से आसपास के अंतरिक्ष में विकिरण का वितरण एक समान नहीं है।इसलिए, आसपास के अंतरिक्ष के विभिन्न दिशाओं में विकिरण वितरण एक साथ निर्धारित नहीं होने पर चमकदार प्रवाह स्रोत की एक संपूर्ण विशेषता नहीं होगी।

प्रकाश प्रवाह के वितरण को चिह्नित करने के लिए, आसपास के स्थान की विभिन्न दिशाओं में प्रकाश प्रवाह के स्थानिक घनत्व की अवधारणा का उपयोग किया जाता है। चमकदार प्रवाह का स्थानिक घनत्व, जो चमकदार प्रवाह के अनुपात से उस बिंदु पर शीर्ष के साथ ठोस कोण से निर्धारित होता है जहां स्रोत स्थित है, जिसके भीतर यह प्रवाह समान रूप से वितरित किया जाता है, इसे चमकदार तीव्रता कहा जाता है:

जहां: एफ - चमकदार प्रवाह; ω - ठोस कोण।

प्रकाश की तीव्रता का मात्रक कैंडेला है। 1 सीडी।

यह प्लेटिनम के जमने के तापमान पर 1:600,000 m2 क्षेत्र के एक ब्लैकबॉडी सतह तत्व द्वारा लंबवत रूप से उत्सर्जित चमकदार तीव्रता है।
प्रकाश तीव्रता की इकाई कैंडेला है, सीडी एसआई प्रणाली में मुख्य मात्राओं में से एक है और 1 एलएम के चमकदार प्रवाह से मेल खाती है जो 1 स्टेरेडियन (सीएफ) के ठोस कोण में समान रूप से वितरित होती है। एक ठोस कोण एक शंक्वाकार सतह में परिबद्ध अंतरिक्ष का हिस्सा है। एक ठोस कोण ω उस क्षेत्र के अनुपात से मापा जाता है जो बाद के वर्ग के मनमाना त्रिज्या के एक गोले से काटता है।

3. प्रकाश

रोशनी एक इकाई सतह पर पड़ने वाले प्रकाश या चमकदार प्रवाह की मात्रा है। इसे E अक्षर से निरूपित किया जाता है और इसे lux (lx) में मापा जाता है।

प्रदीप्ति लक्स की इकाई, lx, लुमेन प्रति वर्ग मीटर (lm/m2) में मापी जाती है।

रोशनी को प्रबुद्ध सतह पर प्रकाश प्रवाह की घनत्व के रूप में परिभाषित किया जा सकता है:

रोशनी सतह पर प्रकाश प्रवाह के प्रसार की दिशा पर निर्भर नहीं करती है।

यहाँ कुछ सामान्य रूप से स्वीकृत चमक संकेतक हैं:

• गर्मी, बादल रहित आकाश के नीचे एक दिन - 100,000 लक्स

• स्ट्रीट लाइटिंग - 5-30 लक्स

• एक स्पष्ट रात में पूर्णिमा - 0.25 लक्स

4. प्रकाश की तीव्रता (I) और रोशनी (E) के बीच संबंध।

व्युत्क्रम वर्ग नियम

सतह पर एक निश्चित बिंदु पर रोशनी, प्रकाश प्रसार की दिशा के लंबवत, इस बिंदु से प्रकाश स्रोत की दूरी के वर्ग के लिए प्रकाश की तीव्रता के अनुपात के रूप में परिभाषित किया गया है। यदि हम इस दूरी को d मान लें, तो इस अनुपात को निम्न सूत्र द्वारा व्यक्त किया जा सकता है:

उदाहरण के लिए: यदि कोई प्रकाश स्रोत इस सतह से 3 मीटर की दूरी पर सतह के लंबवत दिशा में 1200 cd की शक्ति के साथ प्रकाश का उत्सर्जन करता है, तो उस बिंदु पर रोशनी (Ep) होगी जहाँ प्रकाश सतह तक पहुँचता है 1200 /32 = 133 लक्स। यदि सतह प्रकाश स्रोत से 6 मीटर की दूरी पर है, तो रोशनी 1200/62 = 33 लक्स होगी। इस संबंध को व्युत्क्रम वर्ग नियम कहा जाता है।

एक सतह पर एक निश्चित बिंदु पर रोशनी जो प्रकाश प्रसार की दिशा के लंबवत नहीं है, माप बिंदु की दिशा में प्रकाश की तीव्रता के बराबर है जो प्रकाश स्रोत और विमान में एक बिंदु के बीच की दूरी के वर्ग द्वारा गुणा किया जाता है। कोण γ का कोसाइन (γ प्रकाश घटना की दिशा और इस विमान के लंबवत द्वारा गठित कोण है)।

इसलिए:

यह कोसाइन का नियम है (चित्र 1.)।

चावल। 1. कोसाइन के नियम के लिए

5. क्षैतिज प्रकाश व्यवस्था

क्षैतिज रोशनी की गणना करने के लिए, प्रकाश स्रोत और माप बिंदु के बीच की दूरी d को प्रकाश स्रोत से सतह तक ऊँचाई h के साथ बदलकर अंतिम सूत्र को संशोधित करने की अनुशंसा की जाती है।

चित्र 2:

तब:

हम पाते हैं:

यह सूत्र माप बिंदु पर क्षैतिज रोशनी की गणना करता है।

चावल। 2. क्षैतिज प्रकाश व्यवस्था

6. लंबवत प्रकाश व्यवस्था

प्रकाश स्रोत की ओर उन्मुख एक ऊर्ध्वाधर विमान में एक ही बिंदु पी की रोशनी को प्रकाश स्रोत की ऊंचाई (एच) और प्रकाश तीव्रता (आई) (चित्रा 3) के घटना के कोण (γ) के एक समारोह के रूप में दर्शाया जा सकता है। ) .

हम पाते हैं:

चावल। 3. लंबवत प्रकाश व्यवस्था

7. रोशनी

उन सतहों को चिह्नित करने के लिए जो उनके माध्यम से गुजरने वाले या उनसे परावर्तित प्रकाश प्रवाह के कारण चमकती हैं, इस तत्व के क्षेत्र में सतह तत्व द्वारा उत्सर्जित प्रकाश प्रवाह के अनुपात का उपयोग किया जाता है। इस मात्रा को चमक कहा जाता है:

सीमित आयामों वाली सतहों के लिए:

रोशनी प्रकाश की सतह द्वारा उत्सर्जित प्रकाश प्रवाह का घनत्व है। रोशनी की इकाई प्रकाश की सतह का लुमेन प्रति वर्ग मीटर है, जो 1 एम 2 के क्षेत्र से मेल खाती है जो समान रूप से 1 एलएम के चमकदार प्रवाह का उत्सर्जन करती है। कुल विकिरण के मामले में, विकिरण करने वाले पिंड (Me) की ऊर्जा चमक की अवधारणा पेश की जाती है।

दीप्तिमान प्रकाश की इकाई W/m2 है।

इस मामले में चमक उत्सर्जक पिंड Meλ (λ) की ऊर्जा चमक के वर्णक्रमीय घनत्व द्वारा व्यक्त की जा सकती है।

एक तुलनात्मक मूल्यांकन के लिए, हम ऊर्जा चमक को कुछ सतहों की चमक में लाते हैं:

• सौर सतह — Me = 6 • 107 W / m2;

• गरमागरम रेशा - मी = 2 • 105 डब्ल्यू / एम 2;

• अपने आंचल में सूर्य की सतह — M = 3.1 • 109 lm / m2;

• फ्लोरोसेंट लाइट बल्ब - एम = 22 • 103 एलएम / एम 2।

8. चमक

चमक एक निश्चित दिशा में सतह की एक इकाई द्वारा उत्सर्जित प्रकाश की चमक। चमक के लिए माप की इकाई कैंडेला प्रति वर्ग मीटर (cd / m2) है।

सतह स्वयं प्रकाश उत्सर्जित कर सकती है, दीपक की सतह के समान, या प्रकाश को प्रतिबिंबित कर सकती है जो किसी अन्य स्रोत से आती है, जैसे कि सड़क की सतह।

एक ही प्रकाश व्यवस्था के तहत विभिन्न परावर्तक गुणों वाली सतहों में चमक की अलग-अलग डिग्री होगी।

इस सतह के प्रक्षेपण के सापेक्ष Φ कोण पर सतह dA द्वारा उत्सर्जित चमक उत्सर्जक सतह (चित्र 4) के प्रक्षेपण के लिए दी गई दिशा में उत्सर्जित प्रकाश की तीव्रता के अनुपात के बराबर है।

चावल। 4. चमक

प्रकाश की तीव्रता और उत्सर्जक सतह का प्रक्षेपण दूरी पर निर्भर नहीं करता है। इसलिए चमक भी दूरी पर निर्भर नहीं करती है।

कुछ व्यावहारिक उदाहरण:

• सौर सतह की चमक - 2,000,000,000 cd / m2

• फ्लोरोसेंट लैंप की चमक - 5000 से 15000 सीडी / एम 2 तक

• पूर्णिमा की सतह की चमक - 2500 cd / m2

• कृत्रिम सड़क प्रकाश - 30 लक्स 2 सीडी / एम 2