Обозначения и единицы сверхтехнических величин

 

Величина

Обозначение

Единица

Система световых величин

Световой поток	Фv	лм
Сила света	Iv	кд
Светимость	Mv	лм/м2
Яркость	Lv	кд/м2
Освещенность	Ev	лк
Световая экспозиция	Hv	лк•ч

Система фотосинтезных величин

 

Фотосинтезный поток	Фф	фт
Сила фотосинтезного излучения	Iф	фт/ср
Фотосинтезная излучательность	Мф	фт/м2
Фотосинтезная экспозиция	Нф	фт/•ч/м2

Система витальный величин

 

Витальный поток	Фв	бк
Сила витального излучения	Iв	бк/ср
Витальная излучательность	Мв	бк/м2
Витальная облученность	Ев	бк/м2
Витальная экспозиция	Нв	бк/•ч/м2

Для отличия величин, обозначаемых одинаковыми буквами, в светотехнике применяют индексы: е — для лучистой величи­ны, V — для световой, ф — для фотосинтезной, в — для виталь­ной; б — для бактерицидной.

В системе световых величин за единицу эффективного светово­го потока Фv, воздействующего на глаз человека, принят люмен (лм). При однородном излучении с длиной волны, равной 550 нм, 1 лм = 1/683 Вт. При другой длине волны 1 лм не будет равновелик мощности 1/683 Вт.

Существует и другое определение: люмен — это поток, излу­чаемый абсолютно черным телом площадью 0, 5305 мм² при тем­пературе затвердевания платины (2042 К). Упрощенно абсолютно черным считают тело, которое испускает излучения равномерно и в одном направлении, все же приходящие излучения оно погло­щает, то есть не обладает отражательной способностью.

Некоторое представление о значении люмена могут дать следу­ющие примеры. Световой поток Фv, падающий на 1 м² поверхнос­ти земли летом при ясном небе, достигает 100 000 лм; световой поток лампы накаливания мощностью 100 Вт, напряжением 220 В составляет 1000 лм; световой поток лампы карманного фонаря ра­вен примерно 6 лм.

О световом потоке Фv можно также сказать, что это производ­ная от силы света Iv по телесному (пространственному) углу ω:

(1.8)

где dФv — элементарный световой поток, лм; Iv —сила света, кд (кандела); d — элементарный пространственный угол, ср (стерадиан).

Сила света Iv — пространственная плотность светового потока, то есть отношение светового потока Фv к значению телесного угла ω , в котором он равномерно распределяется

Iv=Фv/ ω (1.9)

Единица силы видимых излучений — кандела; 1 кд = 1 лм/1 ср.

Стерадиан (ср) — это телесный угол, который имеет вершину в центре сферы (шара) и опирается на участок сферы с площадью, равной квадрату радиуса сферы. Другое определение, используе­мое в расчетах: кандела — это 1/60 силы света, испускаемого с 1 м2абсолютно черного тела при температуре затвердевания пла­тины.

Светимость Мv— поверхностная плотность светового потока, испускаемого поверхностью, равная отношению светового потока Фу к площади светящейся поверхности Sп,

Мv= Фv/Sп. (1.10)

Единица светимости — люмен на квадратный метр (лм/м2).

Яркость Lv — поверхностная плотность силы света в заданном направлении, равная отношению силы света Iv к площади проек­ции светящейся поверхности на плоскость, перпендикулярную к тому же направлению:

Lv=Iv/(Sп cos α ), (1.11)

где α —угол между светящейся поверхностью и заданным направлением.

Единица яркости — кандела на квадратный метр (кд/м2).

Освещенность Еv — поверхностная плотность светового потока, то есть отношение светового потока Фv к площади Sо, на которую он равномерно падает

Еv = Фv/S0. (1.12)

Единица освещенности — люкс (лк); 1 лк = 1 лм/м2.

Светимость и яркость зависят от коэффициентов отражения освещаемых поверхностей. Освещенность не зависит от коэффи­циента отражения. Яркость связана с определенным направлени­ем, а освещенность и светимость не связаны с направлением.

Физические представления о значениях некоторых величин могут дать следующие примеры: освещенность в хирургической операционной должна быть равна 3000 лк, при чтении книги — 50 лк; светимость чистого снега в солнечный полдень достигает 80 000 лм/м2; светимость вольфрамовой нити лампы накаливания мощностью 100 Вт, напряжением 220 В, при температуре нити Т=2700К равна 17• 106лм/м2; яркость Солнца, находящегося в зените, составляет 150 • 107кд/м2, яркость белой бумаги при осве­щенности в 50 лк равна 0, 05 кд/м2.

В отличие от общей энергии излучения, измеряемой в джоулях, световую энергию лучше представить как произведение светового потока Фv на продолжительность его действия τ, в люмен-секун­дах (лм • с):

Qv= Фvτ (1.13)

Световая отдача — это отношение светового потока источника света к мощности, потребляемой источником

η v=Фv⁄ P (1.14)

Единица световой отдачи — люмен на ватт (лм/Вт). Су­ществует также понятие о световой экспозиции Нv, определяю­щей продолжительность действия определенной освещенности Ev, лк, за установленное время, ч, то есть люкс-часы (лк • ч):

Нv=Evτ (1.15)

Приведем некоторые сведения о световых свойствах материалов.

Световой поток, который падает в общем случае на любую по­верхность, частично отражается, частично пропускается и частич­но поглощается. Если на поверхность падает световой поток Фv, то в зависимости от свойства материала поверхности он разделяет­ся на три составляющие: отраженный поток Фρ = ρ Фv, пропущен­ный поток Фτ ׳ = τ 'Фv и поглощенный поток Фα = α Фv. Так что в сумме

Фv= ρ Фv + τ 'Фv + α Фv. (1.16)

Из выражения (1.16) следует, что сумма коэффициентов отра­жения ρ, пропускания τ ' и поглощения а равна 1:

1 = ρ + τ ' + α. (1.17)

Проходя через тело или отражаясь от него, световой поток в той или иной мере рассеивается. При отсутствии рассеивания от­ражение или пропускание потока называют направленным (напри­мер, зеркало или оконное стекло). Отражение или пропускание, при котором свет рассеивается настолько, что поверхность приоб­ретает яркость, одинаковую по всем направлениям, называют диффузным (например, мел, гипс, «молочное» стекло). Матовые поверхности дерева, бумаги, ткани близки к диффузным. Лучшей отражающей способностью обладает сернокислый барий (до 95 % падающего на него потока). Свинцовые белила отражают до 90 % падающего потока. Поэтому указанными материалами покрывают киноэкраны для получения более яркого изображения. Зеркало отражает 85% падающего потока, снег —80...98 %, трава—7%, черная кожа — 1, 5 %.

В системе фотосинтезных величин за единицу эффективного фотосинтезного потока Фф, оцененного по реакции на облучение зеленого растения, принят один фит (фт) — поток излучения в 1 Вт при длине волны 680 нм.

В системе витальных величин за единицу эффективного пото­ка, названного витальным Фв, принят один вит (вит) — поток из­лучения в 1 Вт при длине волны 297 нм.

В системе бактерицидных величин за единицу эффективного (бактерицидного) потока Фбпринят один б а к т (бк) — поток из­лучения в 1 Вт при длине волны 254 нм.

Остальные производные величины и их единицы для трех ука­занных систем приведены в таблице 1.3 [3].

Преобразование оптического излучения происходит в при­емниках оптического излучения, под которыми понимают лю­бые объекты независимо от их происхождения и агрегатного со­стояния, в которых энергия оптического излучения превраща­ется в другие виды энергии. Первичный процесс преобразова­ния — это поглощение приемником фотонов падающего на него излучения. Количественно этот процесс оценивают коэф­фициентом поглощения ее, представляющим собой отношение поглощенной приемником энергии оптического излучения к упавшей на него [4].

В соответствии с законом сохранения энергии для оптического излучения процесс преобразования в общем виде можно описать следующим уравнением:

Qα =∫ Ф(τ )dτ =Qэ+Qп, (1.18)

где Qа— энергия оптического излучения, поглощенная за промежуток времени dτ, Дж; α — коэффициент поглощения излучения приемником; Ф(τ ) — поток из­лучения, упавший на приемник, в функции времени, Вт; Qэ — эффективная энер­гия, Дж; Qп— энергия потерь, Дж.

Величины Qэ иQп требуют разъяснения. Энергия оптического излучения принципиально может преобразовываться в любой дру­гой вид энергии: тепловую, электрическую, энергию химических связей и т. п.

Установки, в которых используют оптическое излучение, предназначены для воздействия оптического излучения на при­емник, в качестве которого может быть человек, животное, рас­тение, сельскохозяйственные продукты, фотоэлемент, фоторезис­тор и т. п.

При решении таких задач предусматривают превращение в приемнике энергии оптического излучения в определенный дру­гой вид энергии, что позволяет получить ожидаемый положитель­ный результат. Но, как и в любом процессе, преобразование одно­го вида энергии в другой не обходится без потерь, то есть часть

энергии излучения преобразуется в такие виды энергии, которые для решения данной задачи не нужны.

Таким образом, под Qэследует понимать ту часть поглощенной приемником энергии излучения, которая преобразовалась в необ­ходимый вид энергии, обеспечивающий ожидаемый положитель­ный эффект. Другие виды энергии, которые при этом образова­лись побочно, следует отнести к потерям Qп.

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. AVC достигают макс. величины при этом объеме
2. E) Прямую зависимость величины предложения от цены товара
3. IV. Переведите следующие единицы, применяя
4. А.Е.М. – весовая характеристика элемента – относительная величина количества энергии, наполняющий элемент, отличающая его от среды нахождения.
5. Анализ показателей, характ величину доходов от реализации товаров
6. В обосновании какого конкретного решения исходным показателем предприятия является себестоимость единицы продукции?
7. Величина кредиторской задолженности
8. Величина стран по размеру экономики. Первая десятка стран по абсолютной величине ВВП без учета ППС и с учетом ППС.
9. Величина является свойством предмета.
10. Величину, характеризующую способность буферного раствора противодействовать смещению реакции среды при добавлении кислот или щелочей, называют буферной емкостью раствора.
11. Величины припусков на швы, предусматриваемые при раскрое одежды (в соответствии с ОСТ 17—835—80)
12. Виды относительных величин. Отношения структуры и интенсивности.