Освещенность

Освещенность Е – это поверхностная плотность падающего светового потока. Освещенность элемента поверхности в заданной точке определяется отношением светового потока dФ, падающего на рассматриваемый элемент поверхности, к площади dS₂ (индексом 2 принято обозначать освещаемую поверхность) этого элемента поверхности: Е = dФ/dS₂.

Единицей освещенности служит люкс (лк). Люкс равен освещенности поверхности площадью в 1м², по которой равномерно распределен световой поток в 1 лм:

1 лк = 1 лм/м².

Взаимосвязь между освещенностью Е, силой света I_α в заданном направлении α, расстоянием l от источника света до освещаемой поверхности и углом падения β (рис. 11) определяется выражением: E = (I_α cos β)/l².

То есть освещенность элемента поверхности, создаваемая точечным источником, пропорциональна силе света и косинусу угла падения света на освещаемую поверхность, и обратно пропорциональна квадрату расстояния от источника света до этой поверхности.

Так, если увеличить расстояние до светильника в два раза, то освещенность в той же точке уменьшится в 4 раза.

Если начать поворачивать поверхность по отношению к падающему световому лучу, то освещённость в одной и той же точке начнёт меняться: она достигнет максимума, если луч перпендикулярен плоскости, и упадёт до нуля, если луч начнёт скользить вдоль плоскости.

Существует формула перерасчёта освещённости для произвольным образом ориентированных плоскостей (рис. 12):

Е_А1/Е_А2 = h₁/h₂,

где Е_А1, Е_А12 – освещенность точки А соответственно на 1-й и 2-й плоскости;

h₁, h₂ – длина перпендикуляра, опущенного соответственно на 1-ю и 2-ю плоскости.

Освещённость на вертикальной плоскости Е_{А ВЕР} можно найти по освещённости Е_{А ГОР} в той же точке А горизонтальной плоскости:

Е_{А ВЕР} = Е_{А ГОР} tg β .

Светимость

Светимость (светность) М – это поверхностная плотность излучаемого светового потока. Для характеристики поверхностей, светящих за счет проходящего через них или отраженного светового потока, служит отношение излучаемого элементом поверхности светового потока dФ к площади этого элемента dS₁ (индексом 1 принято обозначать светящуюся поверхность):

М = dФ/dS₁.

Эта световая величина обычно применяется для расчета естественного освещения.

Единицей светимости служит люмен на квадратный метр (лм/м^-2) светящей поверхности, что соответствует плоской поверхности площадью 1м², равномерно излучающей (в одну сторону) световой поток в 1лм.

Яркость

Уровень ощущения света человеком зависит от плотности светового потока (освещенности) на сетчатке глаза (рис. 13). Можно доказать, что освещённость сетчатки зависит от, так называемой, яркости светящегося объекта.

Яркость L_ ‑ это поверхностная плотность силы света в заданном направлении, т.е. отношение силы света в заданном направлении к площади проекции светящейся поверхности на плоскость, перпендикулярную данному направлению. Для светящейся поверхности конечных размеров можно ввести понятие средней яркости:

L_ = I_/S₁ cos ;

где I_α – сила света, излучаемая поверхностью с площадью S₁ в заданном направлении .

Единицей яркости служит кандела на квадратный метр (кд/м²).

Глаз человека реагирует на яркость, но нельзя сказать, что световое ощущение прямо пропорционально ей. Так, например, яркость белого листа бумаги, освещаемого лампой накаливания мощностью 100 Вт с расстояния 1 м, равна 30 кд/м². Яркость люминесцентной лампы в перпендикулярном направлении ‑ 5000 кд/м². Яркость лампы накаливания ‑ 5млн. кд/м².