發光強度與照度
光是波動:不同顏色的光也對應有不同的頻率或波長,但因為光的頻率很高,所以通常以波長表示之。
可見光:人眼所能看見的光的波長范圍約在400毫微米(紫光)至700毫微米(紅光)之間。
【1毫微米=10-9m,又稱為奈米簡記為nm】
下圖顯示眼睛對各種色光的相對靈敏度,其中以對波長為555nm(黃綠光)的光zui為敏感。在光譜上波長小于紫光的區域,人眼看不見,稱為紫外光;而波長大于紅光的區域,人眼也是看不見,稱為紅外光。
光是能量:物體被太陽照射時溫度會升高,人的皮膚在陽光下曝曬太久會發燙,變紅甚而脫皮,這說明光被吸收后產生熱能,也就是說,光是一種能量。光能不只可轉換為熱能,它也可轉換為電能、化學能。
照明環境:居家或工作場所的照明環境,對于視力的維護非常重要,對于生活的舒適和工作的效率也有密切的關系。照明環境涵蓋光源的發光強度和被照體的照度,以及眼睛對不同色光的視覺反應。
想想看:
一般提醒人們注意的標志為何多使用黃色符號或以黃色作底色?
發光強度:光源在單位時間所發出之可見光之光能稱為發光強度,簡稱光度。光度以燭光(candela,簡記為cd)為單位,用以表示所發出可見光的光通量大小。
光通量:光通量是指每單位時間內由光源所發出或由被照體所吸收的光能。在單位系統中,光通量的標準單位稱為流明(lumen,簡記為lm)。1燭光的球狀光源所發出的總光通量為4π流明。
瓦特數:一般照明燈的光度是以耗電之功率,即瓦特(簡稱瓦,W)數來分類。因為不同材料的燈,其所發出可見光的量不一定相等,因此同樣瓦特數之不同類電燈,其發光強度未必相同。
例如:40W之日光燈約有185燭光,而40W之白熾燈約只有37燭光。
照度:受光物體之表面亮暗程度稱為照度。照度=光通量/面積,是被照體表面每單位面積所接受可見光的光通量,其單位為
勒克斯=lm∕m2,(lux,簡記為lx)。
1米燭=1燭光/1米2=1勒克斯
照度的大小取決于光源的發光強度,及被照體和光源之間的距離。
照度的計算:以球狀燈泡為例,
若發光強度為I燭光,則所發出的總光通量為4πI流明,此光通量均勻地往各個方向射出去。在以燈泡為中心,半徑為r的球面上(球面的總面積為4πr2),每單位面積所接收的光通量,即照度,等于
光源 | 照度(lm∕m2) |
中午的太陽 | 1.2×105 |
無云的晴空 | 1×104 |
陰霾的天空 | 1×103 |
60W白熾燈(相距1m) | 1×102 |
滿月(在正上空時) | 0.27 |
無月多云的夜空 | 1×10-4 |
因此對同一光源而言,當光源的距離增加為原來的兩倍時,照度減為原來的四分之一。
居家照明:居家一般性的照度可取在100至300勒克斯之間,但讀書寫字的地方則需600勒克斯左右,這可利用如臺燈等光源,作為局部性的加強照明。
例題5-2:
一塊毛玻璃片的左方1公尺處有60燭光的點光源,在右方有另一點光源。若將右方的光源置于距離玻璃0.5公尺處,則玻璃片左右兩面的照度相同,右方光源的發光強度為多少燭光?
ANS:15燭光
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