Закон 2: Освещенность площадки, создаваемая точечным источником, обратно пропорциональна квадрату расстояния до площадки (закон обратных квадратов И.Кеплер, 1604 г.).

Необходимая освещенность для различных зрительных задач

Закон 3: Освещенность поверхности,создаваемая совокупностью некогерентных источников, определяется алгебраической суммой освещенностей каждого источника.

H_v=I(l/r²)_icos0_j (4.7)

Этот закон известен как закон фотометрического сложения.

При производстве различного вида работ (решении зрительных задач) на рабочем месте должна быть создана необходимая освещенность. Нормируемые значения освещенности для различных зрительных задач приведены в таблице 4.1.Следует отметить,что приводимые нормы значительно ниже,чем.например,освещенность ясным летним днем под кроной дерева (Е = 1000 лк).

4. Яркость L_y — поверхностно — пространственная плотность светового потока, исходящего от поверхности светильника (рис.IV. А) Яркость равна отношению светового потока к геометрическому фактору :

Из общего определения яркости следуют два частных случая: — для светильника первичного (вторич­ного) выражение (4.8) можно записать

L_v = dO_v / (do) -dF • Cos 0 )

(4.8)

<£f'

L_v = dI/( dF • Cos 0 ) (4.9)

it

\

т.е.яркость равна отношению силы света элемента поверхности к площади его проекции, перпенди­кулярной к рассматриваемому направлению;

dJC&sO

Рис. IV.4. К определению понятия яркости

• для освещаемой поверхности выражение Lv можно также записать

L_v =dE_v/(dft) / Cos 0 ) (4.10)

т.е. яркость равна отношению освещенности dE в точке плоскости dF', перпендикулярной направлению на источник,к элементарному телесному углу do), внутри которого заключен поток,создающий освещенность.

Единицей яркости является — кд/м²;устаревшее название этой единицы — нит. Используют еще одну единицу — стильб. 1 стильб = 10 нт. Яркость наиболее тесно связана со зрительным ощущением. Источник или освещенная поверхность представляется тем светлее, чем выше их яркость. Высказывание соблюдается при сравнении одноцветных источников (освещаемых поверхностей).

В таблице 4.2 приводятся значения яркостей некоторых первичных и вторичных источников света.

Таблица 4.2

Яркости ряда источнков света

Свеча 0.5 • 10⁴

кд/м^г

40-ваттная матовая лампа 2,5 • 10⁴

Чистое небо 0.4 • 10⁴

Луна ". 0,25 • 10*

Солнце 1,6 • 10®

40-ваттная прозрачная лампа 200 • 10⁴

Снег,освещенный Солнцем 2.5 • 10⁴

Снег,освещенный луной в полнолуние 0,05Для источников типа: Солнце, матовый шар,белая стена и т.д., величина L_v= const, и не зависит от направления.Такие источники света носят название Ламбертовских или косинусных. Поток излучения,испускаемый элементом светящейся поверхности источника типа Ламберта, определяется по формуле:

d(P = L d(o- dF Cos 0

Поток излучения Ламбертовского источника (рис.Г\Л5) внутри конуса угла 0, 0 + d0 будет равен

2я

Ф = J L • do) • ilF • cos0

о

do = dF/R² = (Rd0R- Sin0 • d(p)/R² = Sin 0 • d0 ■ d(p

<|>=2re

АФ= J dcp - LdFd0sin0cos0

о

AO = 27iLsin0cos0d0dF (4.11)

Полный поток внутри полусферы равен 0=я/2 е=я/2

Ф= j27cLsin0cos0d0dF= Jrc-L-sin20-d0-dF

о о

Ф = тс L dF (4.12)

4. Светимость M_v характеризует излучение, испускаемое светящейся поверхностью dF по всем направлениям внутри телесного угла 2 .

M_v = dФ_v/dF (4.13)

М_у — поверхностная плотность излучения.

Для Ламбертовского источника величины M_v и L, связаны соотношением:

М = TtL

(4.14)

Рис. IV. 5. К выводу связи потока с яркостью

v ^v V

Отражающая поверхность также рассматривается как вторичный, источник света. Для яркости и свети— мости поверхности, отражающей свет, справедливы выражения:

L_v=pE_v/jc (4.15)

M_v =pE_v (4.16)

где р — коэффициент отражения,

Е_у —освещенность.

В строительной физике дополнительно вводят специфические понятия, использование которых не является общепринятым в разных странах. К их числу относят равномерность освещения и блесткость.

Равномерность освещения. В поле зрения одновременно не должны попадать объекты с большим различием их поверхностей по яркости: зеркально отражающие поверхности, светильники и т.д. Резкий контраст между светлыми и темными полями при бессознательном переводе взгляда вынуждает глаз приспосабливаться к их рассмотрению, в результате этого глаз и нервная система испытывают большие напряжения. Равномерность освещения оценивают отношением E_min к Е_ср, в горизонтальной рабочей поверхности отношение не должно быть больше чем 1:3.

Блесткость — характеристика качества поверхностей, отражающих свет. Например, при проведении измерений металлической линейкой в глаз одновременно может попадать свет,зеркально отражённый поверхностью линейки и диффузно рассеянный делениями шкалы. В определенных условиях при рассматривании шкалы наступает ослепление,приводящее к потере остроты зрения. Аналогичный эффект наблюдается и от световых пятен при отражении полированными поверхностями столов, шкафов, пола и т.д. В литературе можно встретить и другие понятия: контраст объекта различения с фоном,затемненность и т.д.