В любой области знания есть некий фрагмент, который является системообразующим для ее понимания. Своего рода точка кристаллизации, часто простая и понятная, вокруг которой будут в дальнейшем собираться теоретические знания. И если эту самую точку кристаллизации не понять, не прочувствовать ее интуитивно, то изучаемый предмет будет просто бессвязным (и, соответственно, бессмысленным) набором информации. Причем, если при очном обучении преподаватели стараются тем или иным образом обратить внимание на этот момент (например, "вопросы на тройку"), то при самостоятельном обучении по литературе и справочникам его очень легко упустить в обильном потоке информации.
У меня есть профессиональная привычка - смотреть на архитектурное освещение зданий, мимо которых я прохожу. Не обязательно вечером - иногда вполне достаточно посмотреть на места установки световых приборов, сами приборы, их установку, способ подключения, чтобы представить себе картину того, как это было задумано. И, надо признать, эти наблюдения, приводят меня к выводу, что существуют светодизайнеры, которые не очень хорошо представляют себе как именно работает свет как художественный инструмент. Возникает ощущение, что расхожую среди архитекторов фразу "свет - это краска для фасада" они понимают слишком буквально. Иначе я не могу объяснить появление решений, подобных фото ниже.
В этой статье я попытаюсь объяснить...
...основное свойство света в светотехнике
(по моему мнению, разумеется).
Из школьной геометрии нам известно, что луч выходит из точки. Вот так:
А куда приходит луч? Ну, это просто. Вот надо нам, скажем померять освещенность на столе - чтобы там было 200 500 лк, а не в коем случае не 2000 - иначе можно ослепнуть. Что мы делаем? Берем мобильный телефон с соответствующим приложением люксметр, кладем на стол и получаем освещенность в точке, где он лежит. Так?
Не так. Что такое освещенность? Освещенность - это не только циферка в таблице Л СП.52.13330.2016, а совершенно конкретная величина. А именно - плотность светового потока по освещаемой поверхности
dE=dФ/dA;
где dE — освещенность участка поверхности dA.
Переводя с ученого на русский - это отношение светового потока, попавшего на некую поверхность или площадку (буковка d означает, если кто забыл, что и площадь, и следовательно попадающий на нее поток стремятся, но отличны от нуля) к площади самой этой поверхности. В чем разница между точкой и поверхностью (площадкой)? В том, через точку можно провести бесконечное число плоскостей, а через поверхность - только одну (точнее говоря, поверхность является конечным участком плоскости).
Более того, поверхность, в отличие от плоскости является односторонним объектом. Это означает, что у поверхности есть одно важнейшее в нашем случае свойство. Площадь. Нормаль. Причем нормаль эта только одна для каждой единичной поверхности.
То есть, если мы посмотрим на, скажем, стол, то увидим, что внешне он состоит именно из множества поверхностей. Каждая из которых имеет свою нормаль и площадь. И та поверхность стола, которая обращена к полу будет отличаться от той, где стоит чашка с кофе. Как минимум нормалью. Фактически нормаль является, в своем роде, вектором направления поверхности.
И от направления нормали поверхности по отношению к источнику света будет зависеть освещенность "в точке". Причем иногда критично - см. иллюстрации выше. Это легко проверить, например, перевернув люксметр (или телефон, в данном случае уже не важно) светоприемником вниз. Он покажет значения около нуля. А если вы поставите его вертикально, то получите еще одно значения освещенности - вертикальную. Кстати, последняя нормируется для некоторых помещений и считать ее нужно отдельно. А ведь есть еще и цилиндрическая...
Иначе говоря, свет падает не только в какую-то абстрактную область, свет падает на строго сориентированную в пространстве поверхность и от ориентации этой поверхности будут зависеть ее светотехнические свойства (освещенность, яркость, экспозиция и проч.)
Освещенность поверхности в данной точке может варьироваться от нуля (при отсутствии отраженного света) до максимально возможной (при ориентации нормали поверхности в сторону источника света). При этом координаты точки в пространстве и свойства светильника останутся неизменными, изменится только направление нормали поверхности, проведенной через точку.
И напоследок небольшая задача из серии "вопросов на тройку":
Имеется идеальный точечный источник света, который выдает силу света I равномерно во все стороны. Световой поток источника равен Ф. Строго под ним на расстоянии h расположен тонкий цилиндр длиной L. Какова освещенность боковой стенки цилиндра, если отраженная освещенность отсутствует, а диаметром цилиндра можно пренебречь?
(с) Малинин В.А. 19.02.2024
Статья была полезной? Ставь лайк.
