Презентация урока по физике на тему "Основы фотометрии. Законы освещенности"

Тема:
Основы фотометрии. Законы освещенности

План:
Что изучает фотометрия?

2. Фотометрические величины

3. Законы освещенности

1

ФОТОМЕТРИЯ
от греческих слов
«фотос» – свет
«метрия» – измеряю

ФОТОМЕТРИЯ
раздел прикладной физики, занимающийся измерениями света

Применение основ фотометрии
Освещение помещений

Применение основ фотометрии
Освещение дорог

Применение основ фотометрии
Источники света для транспортных средств

Применение основ фотометрии
декорирование

Применение основ фотометрии
реклама

Применение основ фотометрии
Строительство и архитектура

Применение основ фотометрии
инсталляция

Что такое свет?

С точки зрения волновой теории света
Свет – это электромагнитная волна

С точки зрения корпускулярной теории света
Свет – это поток мельчайших частиц

С точки зрения ФОТОМЕТРИИ
Свет – это излучение, способное вызывать ощущение яркости при воздействии на человеческий глаз

Источники света в оптике
естественный
искусственный

Источники света в фотометрии
точечный
протяженный

Точечный источник света
это источник,
расстояние до которого
во много раз больше, чем размеры источника

Протяженный источник света
это источник,
расстояние до которого
во много раз меньше, чем размеры источника

Методы фотометрии:
Визуальная

Физическая

Визуальная фотометрия
это метод, в которой используется способность человеческого глаза ощущать различия в яркости источников света

Физическая фотометрия
это метод, в которой для сравнения яркостей двух источников света используются
специальные приборы
более чувствительные чем глаз

2

Фотометрические величины
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ
СВЕТОВЫЕ
1) поток излучения
2) интенсивность
излучения
3) телесный угол
1)световой
поток
2) сила света
3) освещенность

Энергетические величины:
Поток излучения - это величина, показывающая, какое количество энергии проходит через площадку за единицу времени

𝑷= 𝑾 𝒕
Дж с = Вт

Энергетические величины:
2) Интенсивность излучения - это величина, равная отношению потока излучения, испускаемого поверхностью, к площади  сечения, через которое этот поток проходит

𝑰= 𝑷 𝑺
Вт м 𝟐

Энергетические величины:
3) Телесный угол - это область пространства, ограниченная конической поверхностью

𝛀= 𝑺 𝑹 𝟐

ср -стерадиан
S
𝜴

Для сравнения
1- радиан
это угол соответствующий дуге, длина которой равна её радиусу
1 рад = 𝟓𝟕 о 𝟏𝟕 ′ 𝟒𝟓 ′′
1 - стерадиан
это угол, вырезанный
на поверхности шара
площадью 𝑹 𝟐  
𝟏 𝒄р=𝟔𝟓°𝟑𝟐′𝟐𝟖″

Полный телесный угол
это угол, опирающийся на всю поверхность сферы

𝑆=4𝜋 𝑅 2

Ω пол = 𝑆 𝑅 2 = 4𝜋 𝑅 2 𝑅 2 =4𝜋
 


𝛀 пол =𝟒𝝅 ср

СВЕТОВЫЕ ВЕЛИЧИНЫ
1) Световой поток Ф — величина, равная отношению световой энергии, переносимой через какую-либо площадку в единицу времени:

𝚽= 𝑾 𝒕
лм -люмен
от латинского lūmen свечение

Как отличить?
Поток излучения 

𝑷= 𝑾 𝒕

Вт
Световой поток

𝚽= 𝑾 𝒕

лм

Световой поток
это мощность светового излучения, оцениваемая визуально

(по зрительному ощущению)

СВЕТОВЫЕ ВЕЛИЧИНЫ
2) Сила света I — это величина, равная отношению светового потока к телесному углу, в котором этот поток распределяется
𝑰= 𝚽 𝛀

лм ср = кд −кандела

𝜴

сила света
различных источников света
свеча – 1 кд

сила света
различных источников света
люминесцентная
лампа – 120 кд

сила света
различных источников света
Светоизлучающий
диод (LED) – 1500 кд

сила света
различных источников света
Солнце − 𝟑∙ 𝟏𝟎 𝟐𝟕 кд

Единица измерения светового потока
𝑰= 𝚽 𝛀 ⟹ 𝜱=𝑰𝜴

лм = кд∙ср

СВЕТОВЫЕ ВЕЛИЧИНЫ
3) Освещенность поверхности Е 
это величина, равная отношению светового потока, падающего на какую-либо поверхность, к площади  этой поверхности
𝑬= 𝚽 𝑺
лм м 𝟐 = лк − люкс
от латинского lux — свет

Люксметр

Нормы освещенности
ГОСТИННАЯ
150 лк

Нормы освещенности
СПАЛЬНЯ
150 лк

Нормы освещенности
КУХНЯ
150 лк

Нормы освещенности
ВАННАЯ
150 лк

Нормы освещенности
СПОРТЗАЛ
200 лк

Нормы освещенности
УЧЕБНАЯ АУДИТОРИЯ
400 лк

Нормы освещенности
РАБОЧЕЕ
МЕСТО
500 лк

3

1 закон освещенности
𝑬= 𝜱 𝑺  
𝑰= 𝜱 𝜴
𝛀= 𝑺 𝑹 𝟐   
𝑰= 𝜱 𝜴 = 𝚽 𝑹 𝟐 𝑺 ⟹ 𝜱= 𝑰𝑺 𝑹 𝟐  
 𝑬= 𝑰𝑺 𝑺 𝑹 𝟐 = 𝑰 𝑹 𝟐


R
𝜴
𝑺
𝑬= 𝑰 𝑹 𝟐

1 закон освещенности
Освещенность поверхности нормально падающими лучами прямо пропорциональна силе света источника
и
обратно пропорциональна квадрату расстояния от источника до освещаемой поверхности

1 закон освещенности
(закон обратных квадратов)
  𝐸 1 = 𝐼 𝑅 1 2
𝐸 2 = 𝐼 𝑅 2 2    



𝑬 𝟏 𝑬 𝟐 = 𝑹 𝟐 𝟐 𝑹 𝟏 𝟐

2 закон освещенности
𝑬= 𝚽∙𝐜𝐨𝐬𝜶 𝑺  
𝑰= 𝜱 𝜴
𝛀= 𝑺 𝑹 𝟐   
𝑰= 𝜱 𝜴 = 𝚽∙ 𝑹 𝟐 𝑺 ⟹ 𝜱= 𝑰𝑺 𝑹 𝟐  
 𝑬= 𝑰𝑺∙𝐜𝐨𝐬𝜶 𝑺 𝑹 𝟐 = 𝑰∙𝐜𝐨𝐬𝜶 𝑹 𝟐
R
𝑺
𝑬= 𝑰∙𝒄𝒐𝒔𝜶 𝑹 𝟐
𝒂
𝜶

2 закон освещенности
Освещенность поверхности параллельным световым пучком
прямо пропорциональна косинусу угла падения