1.6.2. Сила світла

Розподіл випромінювання реального джерела в навколишньому просторі нерівномірний. Тому світловий потік не буде вичерпною характеристикою джерела, якщо одночасно не визначається розподіл випромінювання за різними напрямками навколишнього простору. Для характеристики розподілу світлового потоку користуються поняттям просторової густини світлового потоку за різними напрямками навколишнього простору. Просторову густину світлового потоку, що визначається відношенням світлового потоку до тілесного кута з вершиною в точці розміщення джерела, у межах якого рівномірно розподілений цей потік, називають силою світла:

, (1.26)

де – світловий потік; – тілесний кут.

Одиницею сили світла є кандела (кд) – світловий потік у люменах (лм), що випускається точковим джерелом у тілесному куті 1 ср (лм/cр).

Це сила світла, що випускається в перпендикулярному напрямку елементом поверхні чорного тіла площею 1:600 000 м² при температурі затвердіння платини.

1.6.3. Освітленість

Освітленість – це кількість світла або світлового потоку, що падає на одиницю площі поверхні. Вона позначається літерою Е і вимірюється в люксах (лк).

Один люкс дорівнює одному люмену на метр квадратний (лм/м²).

Освітленість можна визначити як густину світлового потоку на освітлюваній поверхні:

. (1.27)

Освітленість не залежить від напрямку поширення світлового потоку на поверхню.

Наведемо кілька загальноприйнятих показників освітленості:

Літо, день під безхмарним небом	100 000 люкс
Вуличне освітлення	5-30 люкс
Повний місяць у ясну ніч	0,25 люкс

1.6.4. Відношення між силою світла (I) й освітленістю (е). Закон зворотних квадратів

Освітленість у певній точці на поверхні, що перпендикулярна до напрямку поширення світла, визначається як відношення сили світла до квадрата відстані від цієї точки до джерела світла. Якщо дану відстань ми візьмемо за d, то це відношення можна виразити такою формулою:

.

Для прикладу: якщо джерело світла випромінює світло силою 1200 кд у напрямку, перпендикулярному до поверхні, на відстані 3 метрів від цієї поверхні, то освітленість ( ) у точці, де світло досягає поверхні, буде 1200/3² = 133 лк. Якщо поверхня знаходиться на відстані 6 м від джерела світла, освітленість буде 1200/6²= 33 лк. Це відношення називається «законом зворотних квадратів».

Освітленість у певній точці на поверхні, не перпендикулярній до напрямку поширення світла, дорівнює силі світла в напрямку точки виміру, розділеній на квадрат відстані між джерелом світла й точкою на площині, помноженій на косинус кута ( – кут, утворений напрямком падіння світла і перпендикуляром до цієї площини).

Отже, закон косинуса (рис. 1.12):

. (1.28)

Рисунок 1.12 – Закон косинуса

1.6.5. Горизонтальна освітленість

Для розрахунку горизонтальної освітленості доцільно змінити останню формулу, замінивши відстань d між джерелом світла та точкою виміру на висоту h від джерела світла до поверхні.

На рис. 1.13: , .

Тоді

,

отримуємо

. (1.29)

За даною формулою розраховується горизонтальна освітленість у точці виміру.

Рисунок 1.13 – Горизонтальна освітленість