egp-5.4· Fəsil 5: Optika və müasir fizika· ~12 dəq

İşığın fotometriyası və enerjisi

İşıq seli, işıq qüvvəsi, işıqlanma və işıqlanmanın əks kvadrat qanunu

Fotometriya işıq mənbələrini və onların yaratdığı işıqlanmanı kəmiyyətcə xarakterizə edən bölmədir. İşıq mənbəyinin vahid fəza bucağına yaydığı işıq seli işıq qüvvəsi adlanır və vahidi kandela (kd) ilə ölçülür; mənbənin tam yaydığı işıq seli isə Φ=I⋅Ω\Phi = I \cdot \Omega düsturu ilə tapılır (Ω\Omega — fəza bucağı, sferik mənbə üçün Ω=4π\Omega = 4\pi sr). Səthin işıqlanması EE həmin səthə düşən işıq selinin sahəyə nisbətidir: E=Φ/SE = \Phi/S, vahidi lüks (lk). Nöqtəvi mənbədən rr məsafədə yerləşən, şüalara perpendikulyar səthin işıqlanması məsafənin kvadratı ilə tərs mütənasibdir: E=I/r2E = I/r^2 (əks kvadrat qanunu); şüalar səthin normalı ilə α\alpha bucağı təşkil etdikdə E=I⋅cos⁡α/r2E = I \cdot \cos\alpha / r^2.

📌Nümunə

Məsələn: işıq qüvvəsi I=100I = 100 kd olan nöqtəvi mənbədən r=2r = 2 m məsafədə, şüalara perpendikulyar səthin işıqlanması E=I/r2=100/22=100/4=25E = I/r^2 = 100/2^2 = 100/4 = 25 lk olar.

Əsas terminlər

İşıq qüvvəsi (II) — Nöqtəvi mənbənin vahid fəza bucağına yaydığı işıq seli; vahidi kandela (kd).
İşıq seli (Φ\Phi) — Mənbənin müəyyən fəza bucağı daxilinə yaydığı işıq axını; vahidi lümen (lm).
İşıqlanma (EE) — Səthə düşən işıq selinin onun sahəsinə nisbəti: E=Φ/SE = \Phi/S; vahidi lüks (lk).
Fəza bucağı (Ω\Omega) — Səthin mənbədən görünmə bucağı; vahidi steradian (sr), tam sfer üçün Ω=4π\Omega = 4\pi sr.
Əks kvadrat qanunu — Perpendikulyar səthin işıqlanması məsafənin kvadratı ilə tərs mütənasibdir: E=I/r2E = I/r^2.
Maili düşmə — Şüalar normalla α\alpha bucağı təşkil etdikdə işıqlanma cos⁡α\cos\alpha vuruğu qədər azalır: E=I⋅cos⁡α/r2E = I \cdot \cos\alpha / r^2.
Fotometrik kəmiyyətlər və düsturlar
KəmiyyətİşarəDüsturVahid
İşıq qüvvəsiIII=Φ/ΩI = \Phi/\Omegakd
İşıq seliΦ\PhiΦ=I⋅Ω\Phi = I \cdot \Omegalm
İşıqlanmaEEE=Φ/SE = \Phi/Slk
Əks kvadrat qanunuEEE=I/r2E = I/r^2lk
Maili işıqlanmaEEE=I⋅cos⁡α/r2E = I \cdot \cos\alpha / r^2lk
Fəza bucağı (tam sfer)Ω\OmegaΩ=4π\Omega = 4\pi srsr

Nöqtəvi mənbənin fotometriyasının əsas kəmiyyətləri və SI vahidləri.

Fotometrik vahidlərin müqayisəsi
VahidHansı kəmiyyətİşarə
kandela (kd)işıq qüvvəsiII
lümen (lm)işıq seliΦ\Phi
lüks (lk)işıqlanmaEE
steradian (sr)fəza bucağıΩ\Omega

Hər vahidi öz kəmiyyəti ilə qarışdırmamaq üçün yadda saxlanmalı uyğunluq.

✎Perpendikulyar səthin işıqlanması (əks kvadrat qanunu)
  1. 1Verilənlər: I=100I = 100 kd, r=2r = 2 m, səth şüalara perpendikulyar.
  2. 2Düstur: E=I/r2E = I/r^2 (perpendikulyar səth üçün).
  3. 3Məsafənin kvadratı: r2=22=4r^2 = 2^2 = 4 m2^2.
  4. 4Hesablama: E=100/4=25E = 100/4 = 25 lk.
✎Maili düşmə: masada kənar nöqtənin işıqlanması
  1. 1Verilənlər: I=125I = 125 kd, h=2h = 2 m, kənarlaşma d=1,5d = 1{,}5 m.
  2. 2Məsafə: r=h2+d2=22+1,52=6,25=2,5r = \sqrt{h^2 + d^2} = \sqrt{2^2 + 1{,}5^2} = \sqrt{6{,}25} = 2{,}5 m.
  3. 3Kosinus: cos⁡α=h/r=2/2,5=0,8\cos\alpha = h/r = 2/2{,}5 = 0{,}8.
  4. 4Düstur: E=I⋅cos⁡α/r2E = I \cdot \cos\alpha / r^2.
  5. 5Hesablama: E=125⋅0,8/2,52=100/6,25=16E = 125 \cdot 0{,}8 / 2{,}5^2 = 100 / 6{,}25 = 16 lk.
⚠️Diqqət

İşıqlanma məsafənin kvadratı ilə tərs mütənasibdir: rr-ə deyil, r2r^2-ə bölün. Məsafə 2 dəfə artarsa, EE 4 dəfə azalır.

🚫Tez-tez səhv

Φ=I⋅Ω\Phi = I \cdot \Omega hasildir, nisbət deyil; eləcə də E=Φ/SE = \Phi/S-də işıq selini sahəyə vurmayın, bölün.

🚫Tez-tez səhv

Maili düşmədə cos⁡α\cos\alpha vuruğunu unutmayın: E=I⋅cos⁡α/r2E = I \cdot \cos\alpha / r^2. cos⁡α\cos\alpha surətdədir, məxrəcdə deyil və sinus iştirak etmir.

⚠️Diqqət

Sferik mənbə üçün tam fəza bucağı Ω=4π\Omega = 4\pi sr-dir; 2π2\pi yarımsfer üçündür. Φ\Phi hesablayarkən π\pi-ni itirməyin.

💡Qeyd

Üç vahidi qarışdırmayın: kandela işıq qüvvəsinin (II), lümen işıq selinin (Φ\Phi), lüks isə işıqlanmanın (EE) vahididir.

Qaydalar

  1. 1İşıq qüvvəsi II — vahid fəza bucağına yayılan işıq selidir (vahidi kandela, kd).
  2. 2İşıq seli: Φ=I⋅Ω\Phi = I \cdot \Omega (sferik mənbə üçün Ω=4π\Omega = 4\pi sr; vahidi lümen, lm).
  3. 3İşıqlanma: E=Φ/SE = \Phi/S (vahidi lüks, lk).
  4. 4Əks kvadrat qanunu: E=I/r2E = I/r^2 (perpendikulyar səthdə).
  5. 5Maili düşmə: E=I⋅cos⁡α/r2E = I \cdot \cos\alpha / r^2 (α\alpha — şüa ilə normal arasındakı bucaq).

Məşq

15 asan · 15 orta · 15 çətin

Hər testdə təsadüfi 10 sual seçilir

AsanOrtaÇətinQarışıq