Illuminance

Illuminance Nøgledata

SI-enheder	lux (lx)
Andre enheder	1 fot (ph) = 10.000 lx 1 nox = 1 mlx 1 fc ≈ 10,764 lx
Dimension	${\mathsf {L}}^{-2}{\mathsf {J}}$
SI base	cd ⋅ sr ⋅ m −2
Natur	Størrelse skalær intensiv
Sædvanligt symbol	$E$ eller $E_{v}$
Link til andre størrelser	$E_{v}={\frac {\mathrm {d} \Phi _{v}}{\mathrm {d} S}}$

Den belysningsstyrken er størrelsen defineret af fotometri svarende til den humane fornemmelse af den måde en overflade belyses. For at et objekt, der ikke producerer lys i sig selv, skal være synligt, skal det modtage lys. Jo mere det modtager, jo mere er det klart og tydeligt synligt. Fotometri definerer strengt det modtagne lys for at være i stand til at beregne denne mængde, idet man kender lyskildens lysstyrke , deres afstand og deres retning.

Illuminance er den eneste direkte målbare fotometriske størrelse. Det evalueres ved hjælp af en optisk-elektronisk transducer indsat i en fotoelektrisk celle . I det internationale system for enheder udtrykkes det i lux (lx).

Definition

I fotometri , lysende belysning svarer til en lysstrøm modtaget pr område . Hvis et overfladeelement d S modtager en elementær flux d Φ ,

E={\frac {\mathrm {d} \Phi }{\mathrm {d} S}}

For at tage højde for menneskelig visuel følsomhed vægtes den elektromagnetiske stråling, der udgør lys, i henhold til funktionen af spektral lyseffektivitet .

Grundlæggende beregninger

Som en konsekvens af definitionen af de andre størrelser er belysningen af et overfladeelement vinkelret på retningen af en kilde til lysintensitet I i en afstand d fra kilden

E={\frac {I}{d^{2}}}

Mere generelt, hvis θ er vinklen mellem kildens retning og vinkelret på overfladeelementet

E={\frac {I}{d^{2}}}\cdot \cos \theta

For at beregne en overflades lysstyrke kan vi skelne bidrag fra flere kilder, evaluere dem separat og tilføje dem .

Belysning ved dagslys:

For at forudsige belysningen af en dekoration ved dagslys tilføjer vi bidraget fra en punktkilde, solen, til en diffus kilde, himlen og muligvis bidrag fra sekundære kilder, såsom hvide overflader.

Enheder

Enheden for belysning i det internationale system for enheder er lux .

En kilde, hvis lysstyrke er 1 candela giver ved 1 meter en belysning på 1 lux;
En lysstrøm på 1 lumen (lm), der jævnt dækker 1 kvadratmeter (m 2 ), giver en belysning på 1 lux.

Andre enheder inkluderer:

den phot (ph) eller lumen pr kvadratcentimeter (1 ph = 1 lm cm -2 = 10.000 lx);
lumen per kvadratfod eller mund- stearinlys (fc) (1 fc = 1 lm ft -2 ≈ 10,764 lx), enhed i Det britiske system ;
den nox (1 nox = 1 MLX).

I fysiologisk optik måles lysbelysning af nethinden i trolands .

Størrelsesordrer

Solens belysning om sommeren, forfra, er i størrelsesordenen 100.000 lux. Fuldmånen giver i bedste fald 0,2 lux.

Det menneskelige øje er i stand til at operere på belysninger, der strækker sig over tolv størrelsesordener: tilstedeværelsen af en hvid genstand kan skelnes med "det uklare lys, der falder fra stjernerne", i størrelsesordenen 5 × 10 −5 lx, og omvendt man kan stadig læse en tekst under et lys på 10 8 lx, selvom det er ret smertefuldt.

En behagelig arbejdsstation modtager et par hundrede lux.

Dimensionsanalyse

Den lysende lysstyrke ved et punkt er overfladetætheden af den lysstrøm, der ankommer til det betragtede punkt på overfladen. Den halvkugleformede fordeling af den modtagne belysningsstyrke på et overfladelement er den lysende luminans .

Belysning betegner kun det lys, der ankommer til overfladen; den homologe emissionsmængde er lysudgangen .

Målt

Illuminance er den fotometriske størrelse, der er tilgængelig til direkte måling. Opdagelsen, i samme århundrede, effekten fotoelektriske , tillod XX th århundrede udviklingen af bærbare enheder, direkte giver en foranstaltning af belysning.

Det elektriske eller elektroniske fotometer, ofte kaldet fotoelektrisk celle , beregnet til måling af belysning, er i form af et hus, hvorpå en flad hvid overflade flugter med et overfladeelement , hvorpå målingen udføres, og et display, der kan fjernbetjening for at forhindre observatøren i at forstyrre målingen.

Vi kunne også måle belysningen af en overflade som bestråling ved at erstatte sidstnævnte med åbningen af en integrerende sfære, hvis indre opvarmning måles. Dette er den historiske metode til fotometri. I dette tilfælde skal der anvendes et optisk filter .

Som for alle fotometriske størrelser er lysstyrken bestråling , vægtet i frekvenser ved hjælp af de spektrale lyseffektivitetstabeller :

E_{v}=K_{m}\times E_{e}

Den Internationale Kommission for Belysning har defineret spektrale lyseffektivitetstabeller, der repræsenterer følsomheden af "referenceobservatøren". Måleenheder skal have lignende spektralfølsomhed.

Siden midten af XIX E århundrede fremstillede man fotometre, der gør det muligt visuelt at sammenligne en overflades udgang med overfladen belyst af en kilde taget som reference. Referencefladens udgang varierer indtil udjævning af lysstyrken opnås . På denne måde undgås det optiske filter eller tabellen efter frekvens, men det afhænger af den visuelle ydeevne hos den praktiserende læge, underlagt individuelle variationer, især med alderen.

Ansøgninger

Fotografering

Fotometri finder sin vigtigste anvendelse inden for fotografering , film eller elektronisk. Fotometre fremstilles, som direkte konverterer værdien af belysningsstyrken til fotografiske parametre, ofte kaldet en celle .

Disse enheder er egnede til brug foretaget af fotografer. Objektet, der skal fotograferes, er ikke fladt. Hver af dens dele står derfor i retning. Belysning varierer afhængigt af retningen. Fotografen skal finde en passende værdi for alle disse overfladeelementer.

I kunstig belysning går den flade måleflade mod hovedkilden og giver værdien af belysningen for de højeste lys, som vil blive brugt til at bestemme indstillingerne. Du kan slå de andre kilder fra for at måle. Men du skal også tage højde for lyset, der kommer ind fra andre retninger, og i stedet for at tage flere målinger og derefter beregne summen af belysningsstyrkerne, før du konverterer dette resultat til kameraparametre, foretrækker fotografer at bruge i stedet for måleplanet, en halvkugle, ofte benævnt en integrerende sfære.

Da lysets værdi i lux interesserer fotografer mindre end de indstillinger, der skal overføres til deres kameraer, bruger disse kameraer ofte logaritmiske enheder ( EV eller IL ), hvorfra det er lettere at beregne blændeværdierne og eksponeringstiden til justering enheder. Disse praktiske enheder refererer kun til lysstyrke, hvis måleinstrumentet er et fotometer, der placeres i lyset i stedet for motivet.

I det tilfælde hvor cellen er på plads for kameraet, er det nødvendigt at placere en overflade, hvor vi kender egenskaberne, for at beregne motivets belysning. Neutrale grå diagrammer anvendes til dette, hvilket også har den fordel, at farvebesætningerne kan justeres .

I biograf og video stilles spørgsmålet lidt anderledes, da eksponeringstiden er uforanderlig i aktuelle billeder, og vi stræber efter at holde, når det er muligt, den samme membranåbning for at opretholde en regelmæssighed mellem flyene . Fotometre beregnet til dette marked indikerer ofte værdien af belysningen ud over den membran, der skal overføres for en given følsomhed, der stammer fra den ved en simpel operation. I kunstig belysning beslutter vi belysning af motivet, og vi måler for hver scene hovedlyset ( nøglelyset ) og blokeringen af skyggerne, hvis forhold giver kontrasten. Til disse evalueringer er belysningsværdien lige så praktisk som en EV-værdi.

Forskrifter

I Frankrig definerer regler og anbefalinger den minimale belysning af arbejdspladser såvel som korridorer, trapper og trafikveje, der betjener dem.

For at måle belysningen på bordplader sælger vi enheder, der giver målingen i lux, i de sædvanlige intervaller.

Afhængigt af nøjagtigheden af de opgaver, der skal udføres, skal belysningen på en bordplade være mellem 300 lux og 800 lux.

Tillæg

Bibliografi

Jean Terrien og François Desvignes , La photométrie , Paris, PUF , koll. "Que-sais-Je" ( nr . 1167),1972, 1 st ed. , 128 s..
Yves Le Grand , Fysiologisk optik: bind 1, øjet dioptrics og dets korrektion , Paris, red. De la revue d'Optique,1964, 2 nd ed..

Relaterede artikler

Lysstrøm

Noter og referencer

Overfladeelement og elementær flux betyder her værdier, der er store nok til, at fysiske optiske love kan anvendes, og små nok til at overveje, at der ikke er nogen variation inden for dem. Under disse betingelser betragtes de som uendelige .
pupillens lysbelysning udgør særlige problemer på grund af variationen i pupildiameteren. Et troland svarer til effekten af en luminans på 1 cd m -2 set gennem en pupil på 1 mm 2 areal.

Richard Taillet , Loïc Villain og Pascal Febvre , Dictionary of Physics , Bruxelles, De Boeck ,2013, s. 235 "elementær 2. [Matematik]"
Den store 1972 , s. 66.
arbejdskode på Légifrance
Fransk lovgivning, cirkulære af 11. april 1984; National Institute for Research and Safety (Frankrig), Belysning af arbejdspladser - Juridisk bistand , 2009.