Единица измерения освещенности

Объяснение понятия яркостьЕще один важный «рабочий» закон светотехники — закон аддитивности освещенности. Его легко запомнить, если представить помещение, в котором имеется в наличии множество осветительных приборов с разной силой света, освещающих поверхности под разными углами. Закон аддитивности позволяет суммировать освещенность, создаваемую разными источниками, по отдельности:

∑ E = E1 + E2 + … + En

Разберемся теперь с единицами измерения освещенности, ибо здесь не все так однозначно. Вообще-то принятая во всем мире единица измерения освещенности носит название люкс (лк). Люкс — это такая освещенность, при которой световой поток в 1 люмен падает на поверхность с площадью 1 квадратный метр. В некоторых источниках могут встретиться также фот (ф) — 1 люмен на квадратный сантиметр и фут-свеча (фкд) — 1 люмен на квадратный фут. Впрочем, две последние единицы измерения столь редки у нас, что мы более их упоминать не будем. С фут-свечей читатели могут встретиться при изучении некоторой технической документации, выпущенной в США или в Англии.

Люкс — это много или мало? На самом деле нормы освещенности имеют строгие медицинские и физиологические основания, а поэтому закреплены в государственных стандартах. Ни один строительный проект не может считаться утвержденным, если в нем нарушены соответствующие нормы. Порой недостаточная освещенность может даже стать отягчающим обстоятельством в судебном разбирательстве. Чуть позже мы расскажем, «сколько люкс нужно человеку для жизни», а пока — несколько познавательных данных. Упоминаемая нами свеча создает освещенность в 1 люкс на расстоянии в 1 метр, что может быть использовано для калибровки самодельного люксметра. Другие данные по освещенности приведены в таблице.

Освещенность в различных условиях

Условия измерения Освещенность, лк
Солнце в полуденном небе 100 000… 140 000
Ясное небо 6200
Стол с настольной лампой 500
Солнечный день, в тени 430
Сумерки 70
Начало лунной ночи 1,5

Источники света и отражающие поверхности не всегда можно считать точечными. Если это не так, глаз может различать их форму. В таких случаях появляется еще одна фотометрическая величина, называемая яркостью (L). Ее физический смысл примерно такой же, как и силы света, но уже не в абсолютном отношении, а соразмерно площади излучающей (или отражающей) поверхности.

Яркость — это, пожалуй, единственная фотометрическая величина, которая непосредственно воспринимается человеческим глазом. На рисунке приведены некоторые пояснения в отношении яркости: две лампы накаливания с одинаковой потребляемой мощностью (а значит, и примерно равными световыми потоками) будут восприняты глазом как объекты с разной яркостью, поскольку различны площади их излучающих поверхностей.

Очень помогает яркость при создании больших источников света на основе множества мелких (точечных) излучателей. Только в том случае, если яркость отдельных излучателей будет одинаковой, свет составного источника мы воспримем как единое целое.

Определение яркости Физическое определение яркости звучит так: это отношение силы света, излучаемой в направлении наблюдения, к площади проекции светящейся поверхности на плоскость, перпендикулярную этому направлению. Если вам такое определение не слишком понятно, взгляните на рисунок. Глаз наблюдателя видит светящуюся плоскость Siz однако ему кажется, что он наблюдает плоскость Sif которая перпендикулярна оси его зрения. Яркость поверхности Siz в данном случае определяется по формуле:

L = I / Siz*cosφ 

где I — сила света в направлении наблюдения. Наиболее распространенная единица измерения яркости — это [кд/м2]. В системе СИ яркость, как это не покажется удивительным, не имеет собственного названия единицы измерения. Однако уникальные наименования для яркости все же существуют, и первая из них именуется — нит (нт). Эквивалентом 1 нт служит вся та же 1 кд/м2. Еще одно название стильб (сб), эквивалентный 1 кд/см2.

Посложнее обстоит дело с единицей яркости, называемой апостильб (асб): этот самый апостильб в 1/π раз больше, чем кд/м2. Появление апостильба связано с существованием так называемых диффузных поверхностей, о которых мы будем говорить в следующем разделе. Кстати, иное название апостильба — радлюкс.