Pomiar natężenia światła jest bardzo ważny przy projektowaniu oświetlenia pomieszczenia czy przygotowaniu do fotografii. Termin „intensywność” jest używany w różny sposób, dlatego warto poświęcić trochę czasu, aby dowiedzieć się, które jednostki i metody pomiaru są odpowiednie dla Twoich celów. Profesjonalni fotografowie i specjaliści od oświetlenia zwykle używają mierników cyfrowych, ale można również wykonać prosty porównawczy światłomierz zwany fotometrem Joly.
Krok
Metoda 1 z 2: Pomiar natężenia światła w pomieszczeniu lub źródle światła
Krok 1. Zapoznaj się z fotometrami, które mierzą luksy i świece stóp
Jednostki te opisują intensywność światła na powierzchni lub „iluminance” (iluminance). Fotometry mierzące oświetlenie są powszechnie używane do przygotowania sesji zdjęciowej lub do sprawdzenia, czy pomieszczenie jest zbyt jasne lub zbyt ciemne.
- Niektóre światłomierze są specjalnie zaprojektowane do różnych rodzajów oświetlenia. Na przykład wyniki pomiarów mogą być dokładniejsze, gdy są używane do pomiaru ekspozycji na sód.
- Możesz nawet kupić „światłomierz” w sklepie z aplikacjami mobilnymi. Sprawdź najpierw recenzje aplikacji, ponieważ niektóre z tych aplikacji nie są zbyt dokładne.
- Lux jest obecnie powszechnie używanym standardem, ale niektóre urządzenia nadal mierzą w standardowych świecach do stóp. Użyj tego kalkulatora online, aby dokonać konwersji między tymi dwoma standardami.
Krok 2. Dowiedz się, jak interpretować jednostkę oświetlenia
Oto kilka powszechnie stosowanych pomiarów oświetlenia, które pomogą Ci określić zmiany w ekspozycji:
- Większość prac biurowych można wykonać w zakresie 250–500 luksów (23–46 stopoświec).
- Supermarkety lub miejsca pracy, które wymagają rysowania lub innych prac nad szczegółami, są zwykle oświetlone natężeniem 750–1000 luksów (70–93 stopoświec). Górna granica tego zakresu odpowiada powierzchni wewnętrznej przy oknie w słoneczny dzień.
Krok 3. Zrozumienie lumenów i luminancji (luminancji)
Jeśli w żarówce, etykiecie lampy lub reklamie pojawia się słowo „lumen”, liczba ta opisuje całkowitą ilość energii emitowanej przez światło widzialne. Ta koncepcja nosi nazwę oświetlenie. Oto, co musisz wiedzieć:
- Początkowy „lumen” opisuje ilość światła, które zostanie wyemitowane po ustabilizowaniu lampy. Zazwyczaj lampy fluorescencyjne lub HID wymagają 100 godzin użytkowania do stabilizacji.
- „Mean lumen” lub „mean lumen” opisuje przybliżoną średnią luminancję w całym okresie eksploatacji urządzenia. Rzeczywiste oświetlenie będzie początkowo jaśniejsze, a ciemniejsze pod koniec okresu użytkowania.
- Aby dowiedzieć się, ile lumenów potrzebujesz, wykonaj powyższe kroki, aby określić liczbę świeczek, które chcesz w pomieszczeniu, i pomnóż przez powierzchnię (metry kwadratowe) pomieszczenia. Dobrym pomysłem jest zwiększenie wyników w pomieszczeniach z ciemnymi ścianami, a obniżenie w pomieszczeniach z dużą ilością dużych źródeł światła.
Krok 4. Zmierz wiązkę (światło) i kąt pola (róg pomieszczenia)
Latarki i inne urządzenia, które emitują światło w określonym kierunku, można opisać za pomocą tych dwóch nowych terminów. Możesz to znaleźć samodzielnie, korzystając z fotometru mierzącego luksy lub stopę świecy oraz za pomocą belki mierniczej lub kątomierza:
- Trzymaj fotometr bezpośrednio na ścieżce najjaśniejszej wiązki. Poruszaj się, aż znajdziesz punkt o największej intensywności (oświetlenie).
- Zachowaj niezmienioną odległość od źródła światła i przesuwaj fotometr w jednym kierunku, aż natężenie światła spadnie do 50% maksymalnego poziomu. Użyj ciasnej nici lub innej linijki, aby zaznaczyć linię od źródła światła do tego punktu.
- Idź w przeciwnym kierunku, aż znajdziesz punkt na odwrocie reflektora o intensywności 50% maksymalnej ekspozycji. Zaznacz nową linię od tego punktu.
- Użyj kątomierza, aby zmierzyć kąt między dwiema liniami. Jest to kąt reflektora i opisuje kąt, pod którym źródło światła świeci jasno.
- Aby znaleźć kąt pola, powtórz ten krok, ale zaznacz punkt, w którym intensywność osiąga 10% maksymalnego poziomu.
Metoda 2 z 2: Pomiar względnej intensywności za pomocą urządzeń domowych
Krok 1. Użyj tej metody do porównania źródeł światła
To urządzenie można łatwo wykonać w domu. Urządzenie nosi nazwę „Joly Photometer” na cześć swojego wynalazcy i może być używane do pomiaru względnej intensywności dwóch źródeł światła. Przy odrobinie wiedzy z zakresu fizyki i poniższych materiałów możesz znaleźć żarówki, które emitują więcej światła, a także żarówki, które są bardziej wydajne ze względu na ilość zużywanej energii.
Pomiar stosunkowo nie zwraca wyników w jednostkach. Wyraźnie poznasz stosunek natężeń dwóch świateł, ale nie możesz powiązać ich z trzecim źródłem światła bez powtarzania porównań jeden po drugim.
Krok 2. Przetnij batonik parafinowy na pół
Kup wosk parafinowy w sklepie z narzędziami lub w supermarkecie i weź aż 0,55 kg. Ostrym nożem pokrój patyczek parafinowy na dwie równe części.
Pokrój delikatnie łodygi, aby wosk się nie łamał
Krok 3. Umieść folię między dwoma kawałkami parafiny
Wytnij arkusz folii i połóż go tak, aby zakrył górę jednego z pasków folii. Umieść drugi kawałek parafiny na wierzchu aluminium.
Krok 4. Umieść „chleb” parafinowy pionowo
Aby to urządzenie działało, musisz ustawić je pionowo na jednym końcu, aby blacha aluminiowa pośrodku również stała pionowo. Jeśli twoja świeca nie może stać sama, możesz na razie pozwolić jej leżeć poziomo. Nie zapomnij, że pudełko, które zostanie wykonane, musi być w stanie pomieścić bloki świec, które stoją pionowo.
Możesz użyć dwóch gumek do trzymania razem prętów parafinowych i folii. Umieść gumkę blisko jednego końca drążka, a jedną blisko drugiego
Krok 5. Wytnij trzy okna na kartonowym pudełku
Wybierz pudełko wystarczająco duże, aby pomieścić bloki świec. Możesz skorzystać z zakupionego pudełka do pakowania świec. Użyj linijki i nożyczek, aby wyciąć trzy okienka na pudełku:
- Wytnij dwa identyczne okna po przeciwnych stronach. Każde okno wyświetli inny pasek parafiny po włożeniu bloku wosku.
- Wytnij trzecie okno dowolnego rozmiaru z przodu pudełka. To okienko powinno być wyśrodkowane, aby można było zobaczyć dwa kawałki parafiny trzymające folię.
Krok 6. Włóż parafinę do pudełka
Trzymaj folię między dwoma świecznikami w pozycji pionowej. Możesz użyć taśmy maskującej, pasków tektury lub obu, aby utrzymać blok wosku pionowo i równolegle do przeciwległego okna, dotykając folii pomiędzy.
Jeśli pudełko jest otwarte od góry, przykryj je innym kawałkiem kartonu lub innym materiałem blokującym światło
Krok 7. Określ „punkt odniesienia” źródła światła
Wybierz jedno ze źródeł światła do porównania jako „standardowa świeca”. Użyjesz go jako miary natężenia światła. Jeśli porównujesz więcej niż dwa źródła światła, zawsze będzie używana ta „standardowa świeca”.
Krok 8. Ułóż dwa źródła światła tak, aby znajdowały się w linii prostej
Umieść dwie lampy lub inne źródło światła na płaskiej powierzchni w linii prostej. Odległość między nimi powinna być znacznie większa niż szerokość utworzonego pudełka.
Krok 9. Umieść fotometr pomiędzy dwoma źródłami światła
Wysokość fotometru powinna być dokładnie taka sama jak źródła światła, tak aby światło w całości przechodziło przez blok świecy przez boczne okienko. Pamiętaj, że odległość od źródła światła do fotometru musi być na tyle duża, aby oświetlenie było równomiernie rozłożone.
Krok 10. Wyłącz wszystkie światła w pokoju
Zamknij wszystkie okna, rolety lub zasłony, aby przez belki przebijało tylko światło ze źródeł światła.
Krok 11. Ułóż kwadraty, aż oba bloki parafiny staną się równie jasne
Przesuń fotometr w stronę słabszego źródła światła, aby oświetlić wiązkę parafiny. Obserwuj przez pierwsze okno, jak dopasowujesz położenie kwadratów, i zatrzymaj się, gdy dwie świeczniki wydają się równie jasne.
Krok 12. Zmierz odległość między fotometrem a każdym źródłem światła
Za pomocą taśmy mierniczej zmierz odległość między folią a wybranym „punktem odniesienia” źródła światła. Teraz nazywamy to jako d1. Zrób notatki, a następnie zmierz odległość od folii do drugiego źródła światła (d2).
Możesz mierzyć odległość za pomocą dowolnej jednostki, ale musi być ona spójna. Na przykład, jeśli mierzysz w centymetrach lub metrach, zmień wynik tak, aby jednostki były tylko centymetrami (cm)
Krok 13. Zrozum prawa fizyki
Jasność wiązki zmniejsza się z każdym kwadratem odległości od źródła światła, ponieważ mierzymy ilość światła wpadającego do dwuwymiarowego „obszaru”, ale promieniującego przez trójwymiarową „objętość”. Innymi słowy, gdy źródło światła przemieszcza się dwa razy dalej (x2), powstałe światło rozprasza się cztery razy (x22). Możemy zapisać jasność jako I/d2'
- I to intensywność, a d to odległość, jak użyliśmy w poprzednim kroku.
- Technicznie, „jasność”, którą opisujemy, w tym kontekście odnosi się do „oświetlenia”.
Krok 14. Wykorzystaj tę wiedzę, aby znaleźć względne intensywności
Obie wiązki mają to samo „oświetlenie”, gdy obie są jednakowo jasne. Możemy zapisać to jako formułę, a następnie skonstruować tak, aby wytworzyć I2lub względna intensywność drugiego źródła światła:
- i1/D12 = I2/D22
- i2 = I1(d22/D12)
- Ponieważ mierzymy tylko względną intensywność lub stosunek tych dwóch, piszemy po prostu I1 = 1. W ten sposób formuła staje się prostsza: I2 = d22/D12
- Powiedzmy na przykład odległość d1 do punktu odniesienia źródła światła 0,6 metra i odległości d2 do drugiego źródła światła jest 1,5 metra:
- i2 = 52/22 = 25/4 = 6, 25
- Drugie źródło światła ma intensywność 6, 25 razy większy z pierwszego źródła światła.
Krok 15. Oblicz wydajność
Jeśli policzysz żarówkę, która podaje moc, na przykład „60 W”, co oznacza „60 watów”, to ile energii zużywa żarówka. Podziel względną intensywność lampy z tą mocą, aby zobaczyć, jak wydajna jest w porównaniu z innymi źródłami światła. Na przykład:
- 60-watowa lampa o względnej intensywności 6 ma względną sprawność 6/60 = 0,1.
- 40-watowa lampa o względnej intensywności 1 ma względną wydajność 1/40 = 0,025.
- Ponieważ 0,1/0,025 = 4, lampa o mocy 60 W jest czterokrotnie bardziej wydajna w przetwarzaniu energii elektrycznej na światło. Należy pamiętać, że ta lampa nadal zużywa więcej energii niż lampa 40 W, a zatem kosztuje więcej. Wydajność po prostu określa, jak wydajna jest lampa w wykorzystywaniu energii elektrycznej i przekształcaniu jej w światło.
