Энергетикалық шамалар

Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 8 бет
Таңдаулыға:

Семей қаласының Шәкәрім атындағы университеті

Жаратылыстану математика факультеті

Реферат

Тақырыбы: Энергетикалық бірліктер, жарық шамалары, әртүрлі жарық көздерінен шыққан жарықтандыру тақырыптары бойынша есептер шығару .

Орындаған: Нурхамитова Меруерт

Энергетикалық деңгейлер - кванттық механика заңдарына бағынатын кванттық жүйенің (электрондардан, протондардан, т. б. элементар бөлшектерден тұратын не атом ядросынан, атомдардан, молекулалардан, т. б. бөлшектерден құралған) стационар күйдегі энергиясының мүмкін мәндері. Байланысқан микробөлшектерден (мыс., атом ядросы, т. б) тұратын кванттық жүйенің ішкі энергиясы квантталады, яғни кванттық жүйесінің ішкі энергиясы жүйесінің орнықты күйіне сәйкес келетін белгілі бір дискретті мәндерді [Е0, Е1, Е2, . . . (Е0<Е1<Е2 . . . ) ] ғана қабылдайды.

Жарық толқыны энергия тасымалдайды. Əртүрлі оптикалық зерттеулерді жүргізгенде жарық энергиясын жəне онымен байланысты шамаларды өлшеу қажет болады.

Оптикалық аумаққа жататын электромагниттік толқындардың тасымалдайтын энергиясын өлшеулермен шұғылданатын оптика бөлімі фотометрия деп аталады. Ескеретін нəрсе, жарық өте сирек жағдайларда ғана шамамен бір толқын ұзындықтан тұратын, монохроматты толқын болады. Көбінесе толқын ұзындықтары əртүрлі көрінетін де, көрінбейтін де аймаққа жататын толқындар қабаттасып тұрады. Қатты қыздырылған денелер шығаратын ақ жарықта толқын ұзындықтары əртүрлі толқындар болады. Сондықтан осындай жарықты толық энергетикалық сипаттау үшін энергияның толқын ұзындықтар бойынша үлестірілуі көрсетілуі керек. Бұдан басқа жарық өлшеулері үшін көбінесе іріктей қабылдағыштар (селективные приемники) қолданылады. Сонда осындай өлшеулер үшін осы қабылдағыштар толқын ұзындығы əртүрлі жарықты қалай қабылдайтындығын білу аса маңызды. Осы тұрғыдан алғанда энергияны жай қабылдау емес, жарық энергиясын қабылдау қызығушылық туғызады: демек, энергетикалық шамадан жарықтың қабылдануын сипаттайтын шамаларға қалай ауысуға болатындығын тағайындау қажет болады. Көп жағдайда жарықтың энергетикалық сипаттамаларының өзі емес, бұлармен байланысқан субъективті сезімдерді анықтау қажет. Мысалы, жұмыс істеу үшін жазу үстелінің ең қолайлы жарықталуын анықтау қажет болсын. Жарықтың энергетикалық сипаттамалары көмегімен мұны анықтай алмаймыз, өйткені үстелге бағытталатын сəуленің бірдей қуаты жарықтың спектрлік құрамы əртүрлі болған жағдайда тіпті əртүрлі жарықталу сезімін тудырады. Осындай мəселелерді шешу үшін энергетикалық шамалардан өзгеше, фотометриялық деп аталатын басқа шамаларды қолдануға тура келеді. Энергетикалық жəне фотометриялық шамалар өзара байланыста. Энергетикалық шамалар. Электромагниттік толқындардың энергетикалық жағын сипаттайтын шамалар энергияны, энергия ағынын жəне т. б. өлшеу үшін қолданылатын жалпы энергетикалық бірліктермен өлшенеді. Жарықтың қолданылу салаларында сəуле интенсивтігінің объективтік энергетикалық сипаттамасы ғана емес, бақылаушы көзіне оның əсер ету өлшемі де маңызды. Мəселен, 800 К-ге дейін қыздырылған дене инфрақызыл сəулелерді қарқынды шығарады, бірақ осы сəулелер көрінбейді жəне көздің қабылдаған бұлардың интенсивтігі нөлге тең болады. Сондықтан қос өлшеу бірліктерін: энергетикалық (объективті энергетикалық сипаттамалар бойынша бағаланатын) жəне фотометриялық (көзге əсер етуі бойынша бағаланатын) бірліктерді енгізуге тура келеді. Энергетикалық шамаларды анықтау сəуле қуатына негізделген. Егер сəуле түріндегі dw энергия dt уақыт ішінде шығарылатын болса, онда сəуле қуаты:

$P = \frac{dw}{dt}$

Бұл қуат барлық мүмкін толқын ұзындықтар бойынша үлестіріледі.

Сəуле қуатының спектрлік тығыздығы

$\mathbf{P}_{\mathbf{\gimel}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{dP}}{\mathbf{d\gimel}}$

Жарық - бізді қоршаған объектілердің түсі мен пішінін бағалайтын, көру қабілетіміздің басты элементі. Қоршаған әлем туралы барлық ақпараттың 90% - дан астамын адам көз арқылы алады. Жарықтандыруды ұтымды орнату және дұрыс жобалау өндірістік объектілердің қызметкерлеріне оң әсерін тигізеді, тиімділігі мен қауіпсіздігін арттырады, қажу мен жарақаттануды төмендетеді, жоғары өнімділікті сақтайды. Жасанды жарықпен салыстырғанда табиғи жарық сапалы болып келеді, оның болмауы адамның денсаулығына және көңіл-күйіне теріс әсерін тигізеді, сондықтан күндіз табиғи жарықты жасанды жарыққа ауыстыруға жол бермеу керек.
Жарықтану- белгілі бір ауданға келетін жарық ағыны. Е - әрпімен белгіленеді, өлшем бірлігі - Люкс (лк)

Жарық күші - денелік бұрыш ішіне келетін жарық ағыны Өлшем бірлігі - кандела (кд) (сила света)

Жарық ағыны - уақыт бірлігі ішінде кеңістікке тарайтын жарық энергиясы. Ф - әрпімен белгіленеді, өлшем бірлігі - Люмен (лм) .

Жарық ағыны -уақыт бірлігі ішінде кеңістікке тарайтын жарық энергиясы. Ф - әрпімен белгіленеді, өлшем бірлігі - Люмен (лм) .
Жарық ағыны -уақыт бірлігі ішінде кеңістікке тарайтын жарық энергиясы. Ф - әрпімен белгіленеді, өлшем бірлігі - Люмен (лм) .

Жарықтылық- барлық көлемдегі жарық күш. £ (кд/м²) (яркость)
Жарықтылық- барлық көлемдегі жарық күш. £ (кд/м²) (яркость)

Жарқырау- жарық шығарушы бірлік ауданынан шығатын ағын. М (лн/м²) (светимость)
Жарқыраған ағын
Жарқыраған ағын - сәуле шығаратын энергияның күші, ол шығарған жарық сезімімен бағаланады. Радиациялық энергия эмитенттің ғарышқа шығаратын квант санымен анықталады. Радиациялық энергия (сәулелік энергия) джоульде өлшенеді. Бірлік уақытқа бөлінетін энергия мөлшері сәуле ағыны немесе сәуле ағыны деп аталады. Ватттағы радиациялық ағын өлшенеді. Жарқыраған ағын Feмен белгіленеді.
мұндағы: Qе - радиациялық энергия.
Радиациялық ағын энергияның уақыт пен кеңістікте таралуымен сипатталады.
Көптеген жағдайларда, олар уақыт өте келе радиациялық ағынның таралуы туралы сөйлескенде, олар радиацияның пайда болуының кванттық сипатын ескермейді, бірақ мұны радиациялық ағынның values (t) лездік мәндерінің уақыт өзгерісін беретін функция ретінде түсінеді. Бұл рұқсат етіледі, өйткені бір уақытта бір көзден шығарылатын фотондардың саны өте үлкен.
Радиациялық ағынның спектрлік таралуы бойынша көздер үш классқа бөлінеді: сызықты, жолақты және үздіксіз спектрлермен. Сызық спектрі бар көздің сәулелену ағыны жекелеген сызықтардың монохроматикалық ағындарынан тұрады:
мұндағы: Фλ - монохроматикалық сәулелену ағыны, Фе - радиациялық ағын.
Жолақты спектрі бар көздер үшін сәулелену спектрдің едәуір кең бөліктерінде жүреді - бір-бірінен қара саңылаулармен бөлінген жолақтар. Үздіксіз және жолақты спектрлермен радиациялық ағынның спектрлік таралуын сипаттау үшін сәуле ағынының спектрлік тығыздығы деп аталатын шаманы қолданыңыз
мұндағы: λ - толқын ұзындығы.
Сәулелік ағынның спектрлік тығыздығы - бұл сәуле ағынының спектр бойынша таралуы сипаттамасы және элементар ағынның Δ Феλ шексіз кіші бөлігінің осы бөліктің еніне қатынасына тең:
Сәулелік ағынның спектрлік тығыздығы бір нанометр үшін ваттпен өлшенеді.
Сәулеленудің негізгі қабылдағышы адам көзі болатын жарықтандыру техникасында сәуле ағынының тиімді әсерін бағалау үшін жарық ағынының түсінігі енгізіледі. Жарқыраған ағын - оның көзге әсерімен бағаланатын сәулелену ағыны, оның салыстырмалы спектрлік сезімталдығы МКО бекіткен орташа спектрлік тиімділік қисығымен анықталады.

Жарықтандыру техникасында жарық ағынының осындай анықтамасы да қолданылады: жарық ағыны - жарық энергиясының күші. Жарқыраған ағынның бірлігі люмен (lm) . 1лм сәуленің қарқындылығымен 1 изотропты нүкте арқылы біртұтас қатты бұрышта шығарылған жарық ағынына сәйкес келеді.

Шынайы көздің сәулеленуінің қоршаған кеңістіктегі таралуы біркелкі емес. Демек, сәулелік ағын қоршаған ортадағы әр түрлі бағытта сәулеленудің таралуы бір уақытта анықталмаса, көзге толық сипаттама болмайды.

Жарқыраған ағынның таралуын сипаттау үшін қоршаған кеңістіктің әртүрлі бағыттарындағы жарық ағынының кеңістіктік тығыздығы туралы түсінік қолданылады. Жарық ағынының кеңістіктік тығыздығы, бұл ағынның біркелкі бөлінетін көздің орналасқан жеріндегі шыңымен тік бұрышқа қатынасы арқылы анықталады, жарық интенсивтілігі деп аталады:

мұндағы: Ф - жарық ағыны, ω - қатты бұрыш.

Жарқырау қарқындылығының бірлігі - кандела. 1 к. к.

Бұл платинаның қатаю температурасында ауданы 1: 6 м2 болатын қара дененің бетінің элементімен перпендикуляр бағытта шығарылатын жарықтың қарқындылығы.
Жарқырау қарқындылығының бірлігі - кандела, CD - SI жүйесіндегі негізгі шамалардың бірі және 1 страдианның қатты бұрышының ішінде біркелкі таралған 1 лм жарық ағынына сәйкес келеді (б. з. д. ) . Қатты бұрыш - бұл конустық беткеймен қоршалған кеңістіктің бөлігі. Қатты бұрыш ω ол өздігінен бөлінген ауданның еркін радиус сферасынан соңының квадратына қатынасы арқылы өлшенеді.

Сәулелендіру - бұл қондырғы бетіндегі жарық немесе жарық ағынының мөлшері. Ол Е әрпімен көрсетіледі және люкспен өлшенеді (lx) .

Сәулелендіру бірлігі люкс, lx бір шаршы метрге люменнің өлшеміне ие (лм / м2) .

Сәулелендіру шамын жарық бетіндегі жарық ағынының тығыздығы ретінде анықтауға болады:

Жарықтандыру жарық ағынының бетіне таралу бағытына байланысты емес.

Жарықтандырудың бірнеше жалпы көрсеткіштері:

Жаз, бұлтсыз аспан астындағы күн - 100 000 люкс

Көшені жарықтандыру - 5-30 люкс

Таза түнде толық ай - 0, 25 люкс

4. Жарықтың қарқындылығы (I) және жарықтандыру (Е) арасындағы байланыс.

Кері квадрат заңы

Жарықтың таралу бағытына перпендикуляр бетіндегі белгілі бір нүктеде жарықтандыру жарық қарқындылығының осы нүктеден жарық көзіне дейінгі қашықтық квадратына қатынасы ретінде анықталады. Егер біз осы қашықтықты d ретінде қабылдайтын болсақ, онда бұл қатынасты мына формула арқылы өрнектеуге болады:

Мысалы: егер жарық көзі 1200 кд жарық түсіріп, оның үстіне перпендикуляр бағытта осы бетінен 3 метр қашықтықта сәуле шығарса, онда жарық бетіне жететін жерде жарықтандыру (ЭП) 1200/32 = 133 люкс болады. Егер бет жарық көзінен 6 м қашықтықта болса, онда жарық 1200/62 = 33 люкс болады. Бұл қатынас «кері квадраттар заңы» деп аталады.

Жарықтың таралу бағытымен перпендикуляр емес бетіндегі белгілі бір жарықтандыру жарық көзі мен жазықтықтағы нүктенің арасындағы қашықтықтың квадратына divided бұрыштың косинусына көбейтілген көбейтіндіге γ (γ - жарықтың түсу бағытымен түзілетін бұрыш және осыған перпендикуляр) бөлінген өлшеу нүктесінің бағыты бойынша жарықтың қарқындылығына тең. ұшақ) .

Бұл косинус заңы (1-сурет) .

Сур. 1. Косинус заңына

5. Көлденең жарықтандыру

Көлденең жарықтандыруды есептеу үшін жарық көзі мен өлшеу нүктесі арасындағы қашықтықты жарық көзінен бетіне дейінгі биіктігі h болатындай етіп, соңғы формуланы өзгерту ұсынылады.

Жарықтың қарқындылығы қалай және немен өлшенеді?

Жарық көптеген сипаттамаларға ие және олардың әрқайсысының өзіндік өлшем бірлігі бар:

Жарқырау қарқындылығы белгілі бір уақытқа кез-келген бағытта берілетін жарық энергиясының мөлшерін сипаттайды. Ол шамдарда өлшенеді (CD), 1 CD шамамен бір жанатын шам шығаратын жарықтың қарқындылығына тең,
Жарықтық сонымен қатар шамдарда өлшенеді, сонымен қатар стилб, апостиль және ламберт сияқты бөлімдер бар.
Жарықтандыру - бұл белгілі бір аймаққа түсетін жарық ағынының оның бетіне қатынасы. Ол люкстермен өлшенеді.

Бұл жарықтандыру, бұл көру қабілетінің дұрыс жұмыс істеуі үшін маңызды көрсеткіш. Бұл мәнді анықтау үшін арнайы өлшеу құралы қолданылады. Оны люксометр деп атайды.

Люксометр - жарықтандыруды өлшеуге арналған құрылғы.

Бұл құрылғы жарық қабылдағыш пен өлшеу бөлігінен тұрады, ол көрсеткіш немесе электронды түрінде болуы мүмкін. Жарық қабылдағыш - бұл жарық толқынын электрлік сигналға айналдыратын және оны өлшеу бөлігіне бағыттайтын фотокелл. Бұл құрылғы фотометр болып табылады және берілген спектрлік сезімталдыққа ие. Оның көмегімен сіз көзге көрінетін жарықты ғана емес, сонымен қатар инфрақызыл сәулеленуді және т. б. өлшей аласыз.

Бұл құрылғы өндірістік бөлмелерде де, оқу орындарында да, үйде де қолданылады. Әрбір қызмет түрі мен кәсібінде жарықтың қандай болу керектігі туралы өзіндік нормалары бар.

Жарықтың қарқындылығы

Көрнекі ыңғайлылық көптеген факторларға байланысты. Әрине, адамның көзіне ең жағымды нәрсе - күн сәулесі. Бірақ қазіргі өмір ырғағы өз ережелерін талап етеді, сондықтан көбінесе сіз жұмыс істеуге немесе жасанды жарыққа түсуге тура келеді.

Жарықтандыру құрылғылары мен шамдарды өндірушілер адамдардың көзбен қабылдау ерекшеліктеріне сәйкес келетін және жарықтың қарқындылығын арттыратын осындай жарық көздерін жасауға тырысады.

Люксометр - жарықтандыруды өлшеуге арналған құрылғы.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.