Интенсивность света в чем измеряется: 404 Запрошенная Вами страница не найдена

Содержание

Основы измерения оптического излучения | Система точных измерений AHLBORN ALMEMO®

Основы измерения оптического излучения

Что такое оптическое излучение?

 
Оптическое излучение охватывает диапазон длин волн от 100 нм до 1 мм спектра электромагнитного излучения.
Следует учитывать, что в отношении пределов спектрального диапазона, нет четкого разделения, которое обязательно только для определенных разделов прикладной оптики.
Измерение оптического излучения, например, может производиться в радиометрии, фотометрии, фотобиологии или физиологии растений, с соответствующими данным разделам измерительными величинами.

Определения фотометрических и радиометрических измерительных величин

Фотометрия
Ограничена диапазоном оптического спектра (свет), видимого человеческим глазом. Измеряемые фотометрические величины: световой поток, яркость и сила света. Основной функцией фотометрии является оценка восприятия яркости посредством функции спектральной световой чувствительности глаза — для фотопического (дневного) зрения или, в редких случаях, для скотопического (ночного) зрения (DIN 5031). Детекторы излучения для измерения фотометрических величин, должны обеспечивать одну из характеристик спектральной чувствительности.

Световой поток
Мощность светового потока источника света (лампы, светодиода и т.п.). Так как лампы обычно не испускают полностью параллельные световые лучи, измерение светового потока осуществляется с помощью измерительных геометрий (метод ≪интегрирующей сферы≫ или ≪сферы Ульбрихта≫), что позволяет точно определять световой поток, независимо от его геометрического распределения. В большинстве случаев, для измерения полного светового потока используются сферические фотометры Ульбрихта или гониометры.

Сила света
Часть светового потока, излучаемая в одном определенном направлении. Сила света является важной величиной для определения эффективности и качества светового оборудования. Измерение осуществляется детектором с ограниченной областью сектора обзора, который устанавливается на расстоянии, позволяющем рассматривать световой источник, как точечный источник света.

Яркость
Ощущение яркости, передаваемое освещенной или светящейся поверхностью глазу. Во многих случаях яркость обеспечивает значительно лучшую информацию относительно качества света, чем освещенность. Для измерения яркости используются измерительные головки (яркомеры) с определенным углом поля зрения.

Освещённость
Световой поток от одного или нескольких световых источников, падающий на определенную поверхность горизонтально или вертикально. В случае непараллельного падения светового потока к поверхности (что является типичным случаем в практической фотометрии), необходимо использование косинусного рассеивателя в качестве измерительной геометрии.

Радиометрия
Метрологическая оценка оптического излучения с использованием радиометрических величин: потока излучения, силы излучения, энергетической яркости и энергетической освещенности. Основной функцией радиометрии является исследование интенсивности облучения, независимо от длины волны. Это главное отличие между радиометрией и измерительными величинами, используемыми в фотометрии, фотобиологии, физиологии растений и т.д.

Сила излучения
Общая мощность, переносимая излучением.

Интенсивность излучения
Отношение силы излучения, испускаемая источником света в определённом направлении, внутри малого телесного угла, к этому телесному углу. Интенсивность излучения используется для измерения геометрического распределения мощности излучения.

Энергетическая яркость
Отношение силы излучения, испускаемого с бесконечно малой площадки источника и распространяющегося в бесконечно малом телесном угле, к площади проекции этой площадки на плоскость, перпендикулярную направлению распространения и величине телесного угла. Энергетическая яркость используется для анализа и оценки свойств апертурных излучателей. Стерадианные или телескопические адаптеры могут использоваться как геометрии измерения.

Интенсивность излучения
Отношение силы излучения, падающего на поверхность, к площади этого участка. Для измерения интенсивности излучения очень важно пространственное исследование падающего излучения (определение угла, который образует нормаль к поверхности с направлением на источник).

Сравнение фотометрических и радиометрических величин

Каждая фотометрическая величина соответствует радиометрической величине и содержит одни и те же взаимосвязи между ними. Величины можно разделить по их индексам: V (видимый) и E (энергетический) спектры.

Функция спектральной чувствительности человеческого глаза

Относительная спектральная чувствительность человеческого глаза определяется общим уровнем освещенности в момент наблюдения. Человеческий глаз реагирует на лучистую энергию, длина волны которой лежит в пределах приблизительно от 380 до 760 мкм. Эта реакция не остается постоянной. При высоких уровнях освещенности максимум чувствительности, так же как и вся кривая относительной спектральной чувствительности глаза, сдвигается в желто-зеленую область. При низких уровнях освещенности положение кривой изменяется и тогда ее максимум приходится на сине-зеленую область спектра. Глаз, адаптированный к свету, имеет функцию дневного (фотопического) зрения, а для глаз, адаптированный к темноте — ночного (скотопического) зрения. Подробная характеристика кривой спектральной чувствительности приводится в табличном формате, в стандарте DIN 5031.

Изменения спектральной чувствительности глаза происходят благодаря наличию в ретине двух типов светочувствительных элементов: палочек и колбочек. Колбочки работают главным образом при высоких уровнях освещенности, палочки — при низких уровнях освещенности. Относительная спектральная световая эффективность монохроматического излучения для дневного/фотопического зрения (колбочки, > 10 кд/м2) описывается с помощью функции V(λ), которая является функцией, используемой в большинстве случаев. Световая эффективность для случая ночного/скотопического зрения (палочки,

Определение основных фотометрических коэффициентов

Методики метрологической оценки свойств отражения, передачи и поглощения электромагнитного излучения различными материалами, равно как и свойств рассеянного светового излучения объектов, основываются на рекомендациях, принятых на международном уровне. Эти рекомендации, в основном, включены в CIE 130-1998 «Практические методы для измерения коэффициента отражения и коэффициента пропускания», DIN 5036 Часть 3 «Радиометрические и фотометрические характеристики материалов», DIN 67507 «Методы определения общего коэффициента пропускания света при остеклении», DIN 58186 «Определение рассеянного светового излучения оптических систем формирования изображений».

Зачем измерять оптическое излучение?

Большая часть человеческого чувственного восприятия представляет собой оптическую природу. Свет является единственной видимой частью электромагнитного спектра. Человеческий глаз различает различные длины световых волн, как цвета. Характеристика спектральной чувствительности глаза, относительно различных цветов, зависит от длины волны. Более того, на оптическое восприятие человека также влияет ультрафиолетовое излучение в диапазоне коротких волн и инфракрасное излучение в диапазоне длинных волн электромагнитного спектра.

Освещение:
Люди привыкли к дневному освещению. В пасмурный зимний день оно составляет, приблизительно, 5000 лк, а в солнечный летний день достигает 100000 лк. При искусственном освещении мы можем достичь только 100…1000 лк. Однако, достаточный свет является существенным фактором для здоровья людей. Симптомы усталости, вызываемые недостаточным светом, обычно, влияют не на глаза, а на все тело.

Стандарт DIN 5035/2 содержит нормы освещенности для защиты здоровья на рабочих местах.

Эти параметры определены в нормативе ASR 7/3 и должны строго соблюдаться:

Офисы: офисные помещения 300 Люкс
рабочие места для письменных работ и черчения 750 Люкс
Фабрики:
зрительные работы в производственном процессе 1000 Люкс
Гостиницы: комнаты отдыха, рецепция, касса 200 Люкс
Магазины: передняя сторона витрин 1500 – 2500 Люкс
Больницы: палаты больных, 100 – 150 Люкс
реанимационные отделения 500 Люкс
Школы: аудитории, гимнастические залы 300 Люкс

Суммарное (полное) излучение:
Суммарное излучение является измерительной величиной, которая особенно важна в практических исследованиях. Оно характеризует полное рассеяное и направленное солнечное излучение, которое попадает на поверхность земли. Спектральный диапазон охватывает длины волн от коротковолнового диапазона 300 нм (УФ-В) до диапазона длинных волн 5000 нм (ИК).

Ультрафиолетовое излучение A спектра (УФ-А излучение):
УФ-А излучение длинных волн (более 313 нм) достигает поверхности земли, почти не задерживаясь атмосферой, покрывает загаром кожу человека и укрепляет иммунную систему. В соляриях биологический эффект УФ-А спектра используется в сочетании с другими спектральными диапазонами, чтобы вызвать непосредственную пигментацию кожного покрова (приобретение эффекта бронзового загара). В больших дозах вызывает повреждение соединительных тканей и преждевременное старение кожи.

Ультрафиолетовое излучение В спектра (УФ-В излучение):
УФ-В излучение коротковолнового диапазона (менее 313 нм) может нанести необратимый вред здоровью человека. Все характеристики спектрального диапазона коротковолнового УФ излучения, оказывающие неблагоприятный эффект на кожу человека, описаны в рекомендации CIE. Эта рекомендация содержится в DIN 5050 и рассматривается как нормативный документ. Популярной характеристикой солнечной активности является индекс ультрафиолета (UVI) передаваемый в эфир Германской Метеорологической Службой, для загорающих на пляже. Результаты измерений УФ-В обеспечивают, прямо или в сравнении с другими спектральными диапазонами, важную информацию с медицинской или биологической точки зрения.

Интенсивность света | Телекоммуникации вчера, сегодня, завтра

Интенсивность света

Интенсивность света может зависеть от текстуры поверхности: гладкие стены или шероховатые, плоские или рельефные. На яркость света влияет и цветовая палитра декораций. Как ни странно, огромная светлая сцена может потребовать меньше светильников, чем компактная, но более темная. Качество освещения не измеряется в киловаттах.

В процессе подготовки плана освещения съемочной площадки необходимо рассчитать примерный объем электроэнергии, которая будет потребляться в ходе работы. Кроме работающих осветительных приборов, телекамер и иного оборудования, на площадке может быть задействована самая разная электротехника. В последние годы  широк применяются мобильные кондиционеры при съемках в летний зной, или обогреватели зимой. Если съемки ведутся на улице, то ассистент режиссера может не отправлять заказ в интернет-магазин на кондиционеры,  а вместо них  заказать газовые тепловые завесы или тепловые пушки, в таких условиях не будут лишними и такие приборы, как увлажнители воздуха. Но потребляемая энергия должна быть  максимально точно подсчитана,

Проще всего для рассмотрения результатов измерения освещенности пользоваться мониторами, на которых можно увидеть художественное воздействие и судить о его технических свойствах.

При освещении впервые или освещении в незнакомых условиях полезно тщательно измерить уровень освещенности. С опытом приобретается способность оценивать продуктивность каждой лампы на разных расстояниях. Небольшие измерения освещенности быстро компенсируются с помощью фильтра или регулировки объектива.

Существует два основных способа измерения света в сцене.

  • Измерение падающего света помогает оценить относительную интенсивность света различных источников. При измерении падающего света, фотометр должен располагаться рядом с объектом и быть направлен на источники света. Он измеряет объем света, который падает на объект, с точки зрения объекта.
  • Измерение отраженного света дает общую оценку количества отраженного света, достигающего камеры. Измерения отраженного света усредняют количество света, отраженного от сцены и достигшего объектива камеры. В этой ситуации измерительный прибор направлен непосредственно на объект. Телекамеры пользуются измерениями отраженного света. В современных более совершенных камерах можно настраивать фотометры, для того, чтобы они усредняли количество света, центрировали датчик (использовали центральную часть кадра для измерения освещенности) помимо других функций.

Индикатор экспозиции «Зебра»

Видоискатели видеокамер более высокого уровня обычно имеют индикатор «зебра». «Зебра» позволяет телеоператором оценивать экспозицию камеры в видоискателе, показывая все сегменты в сцене с чрезмерно большой экспозицией, это зачастую является очень простым способом проверки того, что диафрагма объектива настроена правильно. Хотя в большинстве случаев «зебра» имеет значения от 102 до 105 IRE (единица измерения, использующаяся для измерений видеосигналов) для того, чтобы показать, какие участки передержаны, некоторые предпочитают настроить «зебру» на более низкие значения, например, 80 или 90 IRE

Если смотреть через видоискатель, в некоторых камерах есть полоски зебры, которые показывают участки в кадре с чрезмерно большой экспозицией.

Читать очерки «Техника телесъемок» далее

Цели освещения
Почему необходимо освещение?
Природа освещения
Цветовая температура света
Рассеивание света
Резкий свет

 

Интенсивность рассеянного света

Интенсивность рассеянного света измеряют фотометром; фирмы, производящие фотометры, могут снабжать их стандартными образцами с рассеянием по формазану.[ …]

Поскольку интенсивность рассеянного света в большей степени зависит от размера частиц г3 и преломления света на них N2, нефелометриче-ский метод обычно применяется для измерения малоконцентрированных суспензий (природная вода, различные растворы, вода после фильтров). Для однородных дисперсных систем можно считать(/0, N, г ,d, ) = const, тогда /р = кС, что и используется в мутномерах-нефелометрах. При (I0,N, d,X, С) = const Ip = kr3, что позволяет измерять средний размер частиц.[ …]

Освещение: Интенсивный рассеянный свет. Неплохо растет при слабом освещении, но пестрота на свету усиливается.[ …]

Динамика изменения интенсивности рассеяния с пз.мелением Яя такова, что, например, при 5960 Л интенсивность рассеянного света пропорциональна iff, когда Ял > 8Л0 ’° см; интенсивность рассеянного света пропорциональна Щ, когда Вл находится в пределах (1 — -8)-10 г> см; интенсивность рассеянного света пропорциональна /?“, когда 7?а[ …]

М 316 А. Измерение индекса рассеяния (АР ОР АТ ТОО 033) . Этот метод основан на измерении интенсивности рассеяния света взвешенными частицами. Измерение рассеянного света производят под углом 90° к оси падающего луча (эту величину сравнивают с интенсивностью падающего света) при длине волны 546,1 нм (зеленая полоса спектра ртути).[ …]

Метод, основанный на измерении интенсивности рассеянного света, называется нефелометрией. При турбидиметрическом методе анализа измеряют ослабление интенсивности светового потока при прохождении через дисперсную систему.[ …]

Функция, выражающая пространственное распределение интенсивности рассеянного света. Также графическое представление этой функции в виде векторной диаграммы, на которой длина радиуса-вектора в каком-либо направлении пропорциональна интенсивности рассеяния в этом направлении, а концы векторов соединены кривой. См. также атмосферная индикатриса рассеяния.[ …]

Выпускаемый фирмой Ьейг (г. Ветцлар) тиндалоскоп основан на измерении рассеяния света, обусловленного содержанием в воздухе пылевых частиц. Луч рассеянного света, выходящий из освещенной пылевой камеры под углом 30° относительно луча первичного света, проецируется в поле зрения в виде полукруга, располагающегося рядом с контрольным полукругом, который образован лучом первичного света после его прохождения через регулирующее устройство для ослабления интенсивности. Усовершенствованным вариантом тиндалоскопа является тиндалограф производства той же фирмы, в котором интенсивность рассеянного света непрерывно измеряется и регистрируется с помощью двухлучевого устройства [527].[ …]

Температурные условия: в период вегетации — 20 -С и более. Освещенность: интенсивный рассеянный свет способствует pl ue¡i ui риске цье. t тряпье олнечпы-лу повреждают листья.[ …]

После подстановки выражения (2.23) в (2.25) получим интеграль ное уравнение для интенсивности рассеянного света.[ …]

При малом содержании взвешенных веществ наблюдается прямая зависимость между интенсивностью рассеянного света и концентрацией этих веществ, что вытекает из уравнения Релея. При большем содержании взвешенных веществ наблюдается отклонение от этой зависимости вследствие того, что в уравнении не учитывается вторичное отражение света в слое суспензии [15]. Однако при наличии калибровочной кривой это отклонение не столь существенно. Для уменьшения вторичного отражения света в концентрированных суспензиях на осветителе тиндалеметра необходимо установить заслонку. Регулируя с ее помощью ширину щели и, следовательно, толщину освещаемого слоя суспензии, изменяют тем самым величину внутреннего отражения.[ …]

Для обнаружения твердой фазы, образующейся при введении алюминия (III) в раствор фосфата, использовали метод, основанный на рассеянии света. Интенсивность рассеянного светового потока измеряли нефелометром с нефильтрованным светом. Результаты измерения выражали в виде относительных единиц рассеяния на шкале от 0 до 100. Раствор помещали в круглые кюветы размером 19×105 мм; кюветы попарно подбирали так, чтобы светорассеяние с дистиллированной водой было в пределах 0,5 относительных ■единиц. Нефелометр калибровали с помощью стандартов мутности, светорассеяние которых лежит между 0 и 81. Для каждого опыта готовили серии образцов с одинаковыми концентрациями нитрата алюминия, однозамещен-ного фосфата натрия и нитрата натрия. При необходимости pH изменяли, добавляя раствор гидроксида натрия или азотной кислоты. Объем растворов поддерживали постоянным, равным 10 мл, с помощью дистиллированной воды. Кювету устанавливали в прибор, растворы быстро перемешивали 30 с, затем оставляли на 1 ч и после этого измеряли pH и интенсивность рассеянного света. Такие же измерения были повторены после выдерживания раствора в течение 24 ч, но без перемешивания. На рис. 4.2 показана типичная кривая относительное рассеяние — pH для растворов нитрата алюминия и од-нозамещенного фосфата натрия с концентрацией ЫО“3 М. Получены предельные значения pH осаждения (рН0с) и pH растворения (рНр), которые определяют границу осаждения или условия, при которых реагенты в исходных концентрациях находятся в равновесии с осадком. Эти значения были получены экстраполяцией наиболее крутых отрезков кривой к исходным значениям светорассеяния.[ …]

Светлое кольцо в непосредственной близости от солнечного диска; яркость его тем сильнее, чем больше помутнение атмосферы. Интенсивность рассеянного света в области О. О. может служить показателем мутности атмосферы. О. О. вносит погрешности в актинометрические измерения, доходящие при ясном небе до 3,5%, при высокой облачности — до 15%, так как на приемную часть актинометра, наряду с прямыми солнечными лучами, поступает интенсивная рассеянная радиация О. О.[ …]

Характерное изменение этого отношения с изменением зенитного расстояния Солнца — обращение отношения /// вблизи захода Солнца — дало название методу, подробно изложенному в [103].[ …]

Экспериментальное оборудование, необходимое для исследования светорассеяния растворов, в принципе очень просто. Сходящийся интенсивный монохроматический пучок света проходит через кювету, содержащую раствор, и интенсивность рассеяния света измеряется приемным устройством. Для измерений угловой зависимости интенсивности рассеянного света изменяют угол между оптическими осями регистрирующей системы и падающего первичного пучка.[ …]

В приборе для контроля мутности воды (индекс АОВ-9) использована тиндалеметрическая методика (определение взвешенных в воде веществ по интенсивности рассеянного света). В этом приборе мутность определяется путем сравнения рассеяния света исследуемой водой и стандартным раствором каолина (см. рис. 12, б). Такая методика измерений позволяет исключить влияние цветности воды на показания прибора и осуществить оценку дисперсности взвешенных веществ, применяя монохроматическое освещение.[ …]

Смеси газов — обычно гомогенные системы, однако часто необходимо принимать во внимание флуктуации плотности. Например, флуктуациями плотности и рассеиванием на них света объясняется голубой цвет неба (интенсивность рассеяния света обратно пропорциональна длине волны в четвертой степени).[ …]

Для точной работы необходимо иметь устойчивую во времени и чувствительную фотоэлектрическую систему. Для компенсации шумов от лампы и ликвидации эффекта дрейфа в падающем свете целесообразно применять два фотоумножителя (один для определения интенсивности падающего пучка, а другой для определения интенсивности рассеянного света) и записывать отношение их мощностей.[ …]

Благодаря красоте своих элегантных листьев и неприхотливости в культуре Циртомиум давно любим цветоводами. Чаще всего его выращивают как горшечное растение, украшая интерьер жилых помещений. Не менее эффектно растение в композициях зимних садов. Освещение: Интенсивный рассеянный свет или полутень, но не прямое солнце.[ …]

Аналогичный прибор американского производства описан в инструкции АЭТМ О 1899-61Т. Сначала задерживаются частицы пыли диаметром более 40 мкм. Затем проба воздуха пропускается через освещенную в темном поле дымовую камеру, а потом через взвешенный абсолютный фильтр. Пучок света, рассеянного частицами пыли, падает на фотоэлемент (умножитель вторичных электронов), фототок которого усиливается и регистрируется. Зависимость между интенсивностью рассеянного света и массовой концентрацией пыли в пробе воздуха определяется путем взвешивания периодически собираемой с фильтра пыли. С помощью® прибора можно измерять концентрации пыли от 1 мкг/м3 до 100 мг/м3.[ …]

Подробное рассмотрение [24] процессов светорассеяния в чистых жидкостях привело к обнаружению дублета в спектре, который обусловлен эффектом Допплера, возникающим вследствие беспорядочного молекулярного движения, которое приводит к флуктуациям (неоднородностям среды). Третий, центральный пик (частота которого при максимальной интенсивности рассеянного света равна частоте падающего света), впервые обнаруженный Гроссом [25], был отнесен к самопроизвольным и беспорядочным тепловым флуктуациям плотности жидкости. Ландау и Плашек [26] предсказали, что ширина центрального пика является характеристикой времени распада самопроизвольной флуктуации. Аналогичный пик можно наблюдать в растворах; он относится к самопроизвольным флуктуациям концентрации. Это явление исследовалось в условиях, близких к критической точке смешения, где флуктуации велики, с применением гелий-неонового лазера и метода измерения частоты биений [27—28]. Было показано, что ширина этого пика в спектре рассеяния является функцией коэффициента диффузии и времени релаксации движений сегментов в молекуле полимера [29—31].[ …]

Первая группа методов позволяет изучать непосредственно агрегацию частиц в дисперсиях. К ней, в первую очередь, относятся оптические методы: светорассеяние, измерение числа частиц в единице объема с помощью поточного ультрамикроскопа (для лиозолей и тонких дисперсий) или счетчика Коултера (для разбавленных грубых дисперсий). В последнее время развиваются новые методы измерения размеров и числа частиц — метод, основанный на изучении интенсивности рассеяния света под малыми углами (до 1°), и лазерная допплеровская спектроскопия. Последний метод позволяет также определить коэффициенты диффузии частиц и их электрофоретическую подвижность. Измерения оптической плотности, светорассеяния и поточная ультрамикроскопия использовались для изучения флокуляции (в том числе и ее кинетики) модельных дисперсий (золей, монодисперсных латексов и др.) неионными полимерами и полиэлектролитами (см. ниже).[ …]

Исходные растворы с известной концентрацией нитрата алюминия и од-нозамещенного фосфата натрия делили на аликвотные части по 100 мл, которые помещали в полиэтиленовые бутыли. pH растворов изменяли добавлением раствора гидроксида натрия. Образцы встряхивали в течение 24 ч на механическом встряхивателе при комнатной температуре. Затем растворы отфильтровывали под вакуумом через микропористые мембранные фильтры с размером пор 0,2 мкм, фильтраты испытывали на отсутствие осадка по интенсивности рассеяния света путем сравнения со светорассеянием дистиллированной, деионизированной и профильтрованной через мембрану воды. Если обнаруживали осадок, образцы снова фильтровали. Затем в фильтратах определяли алюминий или фосфат в зависимости от требований и измеряли значение pH. На рис. 4.1 показана зависимость концентрации оставшегося растворенного фосфата от pH. Результаты были получены для растворов с исходными концентрациями нитрата алюминия и однозамещенного фосфата натрия 1,0-10-3 М.[ …]

Динамическое рассеяние света (фотонная корреляционная спектроскопия)

(другие названия данного метода: фотонная корреляционная спектроскопия; квазиупругое рассеяние света)

Для измерения размеров наночастиц используется метод динамического рассеяния света (ДРС). Данный метод позволяет определить коэффициент диффузии дисперсных частиц в жидкости путем анализа корреляционной функции флуктуаций интенсивности рассеянного света. Далее, из коэффициента диффузии рассчитывается радиус наночастиц.

Основные идеи метода динамического рассеяния света

  • Броуновское движение дисперсных частиц или макромолекул в жидкости приводит к флуктуациям локальной концентрации частиц. Результатом этого являются локальные неоднородности показателя преломления и соответственно — флуктуации интенсивности рассеянного света при прохождении лазерного луча через такую среду.
  • Коэффициент диффузии частиц обратно пропорционален характерному времени релаксации флуктуаций интенсивности рассеянного света. Это характерное время, в свою очередь, есть время затухания экспоненциальной временной корреляционной функции рассеянного света, которая измеряется с помощью цифрового коррелятора.
  • Размер частиц (гидродинамический радиус) рассчитывается по формуле Стокса-Эйнштейна, которая связывает размер частиц с их коэффициентом диффузии и вязкостью жидкости.

Метод динамического рассеяния света используется также для измерения скоростей потоков жидкостей и газов.2 $$

Волновой вектор флуктуаций концентрации описывается выражением:

$$ q = \frac{4\pi n}{\lambda} \sin \left(\frac{\theta}{2}\right) $$

В выражениях 4-6: a и b — экспериментальные константы, n- показатель преломления жидкости, в которой взвешены дисперсные частицы,λ — длина волны лазерного света и θ — угол рассеяния.

Схема процесса рассеяния света

 

Автокорреляционная функция рассеянного света

Величины tc, a и b могут быть найдены путем аппроксимации измеренной корреляционной функции теоретической экспоненциальной функцией. Для сферических невзаимодействующих между собой частиц размер их может быть рассчитан с использованием формулы Стокса-Эйнштейна:

$$ D = \frac{k_bT}{6\pi \eta R} $$

где kB — константа Больцмана, T — абсолютная температура и η — сдвиговая вязкость среды, в которой взвешены частицы радиуса R.

Из формулы Стокса-Эйнштейна понятно, что с помощью динамического рассеяния света можно решать задачи измерения вязкости жидкости. Для случая рассеяния света на дисперсных частицах известного размера, измеренное характерное время флуктуаций позволяет рассчитать вязкость жидкости. Причем в данном случае можно говорить о микрореологической вязкости, которая, в принципе, может отличаться от вязкости, измеренной на макроскопических масштабах.

Проблема аппроксимации экспериментальных данных проста для рассмотренного случая рассеяния света монодисперсными сферическими частицами. Для полидисперсных образцов интерпретация экспериментальных данных усложняется. Для реально достижимой точности измерений могут быть получены только два-три параметра одномодального полидисперсного распределения: средний размер частиц, ширина и асимметрия распределения. Для многомодальных полидисперсных систем можно говорить о средних размерах частиц каждой компоненты и относительном вкладе каждой компоненты в интенсивность рассеяния. Важно отметить, что два близких размера частиц полидисперсной системы будут разрешаться в виде отдельных компонент только, если их размеры отличаются друг от друга не менее, чем в 2-3 раза.

Разбираемся что же такое PAR ?

Что такое PAR?

PAR — фотосинтетически активное излучение. PAR-свет — это длина волны света в видимом диапазоне от 400 до 700 нанометров (нм), которая стимулирует фотосинтез. PAR является широко используемым (и часто неправильно) термином, связанным с освещением для садоводства. PAR не является измерением или «метрикой», как футы, дюймы или килограммы. Скорее, это определяет тип света, необходимый для поддержки фотосинтеза. Количество и спектральное качество света PAR являются важными показателями, на которые нужно обратить внимание. Датчики Uptek (Quantum подходит только для белых светодиодов) являются основным инструментом, используемым для количественной оценки интенсивности освещения в системах освещения для полноцветного освещения красного и синего цветов. Эти датчики работают с использованием оптического фильтра для создания равномерной чувствительности к свету PAR, и их можно использовать в сочетании с измерителем освещенности для измерения мгновенной интенсивности света или регистратором данных для измерения совокупной интенсивности света.


Что такое PPF?

PPF — фотосинтетический поток фотонов. PPF измеряет общее количество PAR, которое производится системой освещения каждую секунду. Это измерение проводится с использованием специализированного прибора, называемого интегрирующей сферой, который фиксирует и измеряет практически все фотоны, испускаемые системой освещения. Единица, используемая для выражения PPF — это микромоль в секунду (мкмоль / с). Вероятно, это второй по важности способ измерения системы освещения для садоводства, но по какой-либо причине большинство осветительных компаний не указывают этот показатель. Важно отметить, что PPF не сообщает вам, сколько измеренного света фактически попадает на растения, но является важным показателем, если вы хотите рассчитать, насколько эффективна система освещения при создании PAR.


Что такое PPFD?

PPFD — плотность фотосинтетического потока фотонов. PPFD измеряет количество PAR, которое фактически поступает к растению, или, как мог бы сказать ученый: «количество фотосинтетически активных фотонов, которые падают на данную поверхность каждую секунду». PPFD является «точечным» измерением определенного места на навесе вашего растения и измеряется в микромолях на квадратный метр в секунду (мкмоль / м2 / с). Если вы хотите узнать истинную интенсивность света лампы над обозначенной зоной выращивания (например, 4 ’x 4’), важно, чтобы было взято среднее значение нескольких измерений PPFD на определенной высоте. Светотехнические компании, которые публикуют PPFD только в центральной точке зоны покрытия, сильно переоценивают истинную интенсивность света светильника. Одно измерение мало о чем говорит, поскольку огни для садоводства, как правило, самые яркие в центре, а уровни освещения уменьшаются по мере того, как измерения проводятся по краям зоны покрытия. (производители освещения могут легко манипулировать данными PPFD. Чтобы обеспечить получение фактических значений PPFD в определенной зоне выращивания, производитель должен опубликовать следующие данные: расстояние измерения от источника света (вертикальное и горизонтальное), количество измерений включено в среднем, а отношение мин / макс). Solarlux всегда публикует среднее значение PPFD по определенной площади выращивания при рекомендуемой высоте установки для всех наших систем освещения.


Что такое эффективность фотонов?

Эффективность фотонов относится к тому, насколько эффективна система освещения для садоводства при преобразовании электрической энергии в фотоны PAR. Многие производители светильников для садоводства используют общую электрическую мощность или ватт на квадратный фут в качестве метрики для описания интенсивности света. Однако эти метрики действительно ничего вам не говорят, так как ватты — это измерение, описывающее электрический вход, а не световой выход. Если PPF света известен вместе с входной мощностью, вы можете рассчитать, насколько эффективна система освещения для садоводства при преобразовании электрической энергии в PAR. Напоминаем, что единица измерения для PPF равна мкмоль / с, а единица измерения ватт — это Джоуль в секунду (Дж / с), поэтому секунды в числителе и знаменателе аннулируются, и единица измерения становится мкмоль / Дж. Чем выше это число, тем эффективнее система освещения для преобразования электрической энергии в фотоны PAR.


НЕ ИСПОЛЬЗУЙТЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ВАТТЫ ДЛЯ СРАВНЕНИЯ СИСТЕМ ОСВЕЩЕНИЯ

В садоводстве для сравнения систем освещения, многие люди используют общую электрическую мощность, доллар / ватт или ватт / квадратный метр, но эти показатели бесполезны на 100% и, скорее всего, приведут к тому, что покупатель примет неудачное решение о покупке. Зачем? Просто. Электричество не выращивает растения. Кроме того, радиометрическая эффективность (сколько света излучает прибор на ватт электроэнергии) может варьироваться до 200% среди популярных светодиодных светильников на рынке сегодня. Следовательно, поскольку свет (не электричество) выращивает растения, вам нужно спросить, сколько света излучает светильник. Звучит просто, но 99,9% компаний, занимающихся освещением садоводства, не рекламируют этот показатель. Вместо этого они сосредотачиваются на электрических ваттах. Зачем? Потому что очень сложно разработать эффективную систему освещения (измеряется в мкмоль / Дж), которая обеспечивает высокий уровень освещения, но очень легко создать неэффективную систему освещения, которая потребляет много электроэнергии. Высокоэффективные светодиоды, блоки питания и оптика стоят дороже, чем менее эффективные компоненты, и многие производители используют компоненты более низкого качества для увеличения прибыли.

Помните … Вы не покупаете ватты. Вы покупаете систему, которая обеспечивает свет для выращивания ваших растений, поэтому количественное измерение светоотдачи и эффективности, с которой система производит этот свет, является критической метрикой, которую вы должны использовать для сравнения эффективности световых решений для садоводства.

Освещение аквариума: спектр и интенсивность

Освещение в аквариуме ответственно не только за его эстетический вид, но также и за общее здоровье рыб, растений и беспозвоночных. Цель, которую ставят при проектировании системы освещения, состоит в том, чтобы максимально имитировать природные условия освещения организмов и растений, обитающих в аквариуме.

Измерение характеристик света

Спектр. Обычно спектр или «температура» света измеряется в градусах Келвина (K). Эта единица измерения основывается на спектре света, который «абсолютно чёрное тело» излучило бы в соответствующих градусах Келвина. В 0 градусах Келвина (эквивалент — 273° Цельсия), не испускается никакого света. Когда абсолютно чёрное тело нагревается, оно излучает красный свет. По мере нагревания появляется желтый свет, затем зеленый, синий и, наконец, фиолетовый. Пламя свечи измеряется в 1800 K. Солнечный свет в полдень оценивается в 5500 K. Такой свет называется полным спектром, поскольку он содержит смесь всех цветов. Помните, чем ниже градус K, тем краснее спектр света. Чем выше градус Келвина, тем больше свет стремится к синему спектру и, как говорят, имеет более высокую цветную температуру.

В природе, когда свет проникает в воду и проходит сквозь первые 5 м воды, красные и оранжевые волны света поглощаются водой, увеличивая градус K, что приводит к появлению синего цвета. Когда свет проникает сквозь 9 м воды, поглощается желтый спектр, а на глубине 15 м отфильтровываются зеленые волны и остаются только синие и фиолетовые. Это приводит к тому, что свет имеет здесь самый высокий градус Келвина.

Интенсивность света.

Интенсивность света может быть измерена в его источнике и на поверхности, на которую свет воздействует.

Интенсивность света, который воздействует на поверхность, измеряется международной единицей «люкс». Это метрическая единица, подобная фут-свече: 1 фут-свеча равняется 10,7 люксам. Интенсивность солнечного света на поверхности воды на рифе может достигнуть величины, превышающей 120 000 люксов, но из-за различной погоды и качества атмосферы, составляет в среднем около 75 000 люксов. Когда свет проникает в воду и различные его волны поглощаются, уменьшается и его интенсивность. В ясной воде можно определить, как быстро свет изменяется в различных водных средах. Например, уровень интенсивности на рифе с ясной водой составит в среднем приблизительно 20 000 люксов на глубине 4,5 м и 10 000 люксов на глубине в 9 м. Поэтому зная, в каких условиях тот или иной организм живет в естественной для него среде, вы сможете определить интенсивность света, которую вам необходимо поддерживать для него в аквариуме. Измерительные приборы, определяющие интенсивность света, легко доступны и относительно недороги. Их используют, чтобы определить интенсивность освещения в аквариуме и диагностики необходимости замены ламп.

Единица измерения ватт связана с люксом. Один люкс равен 1,46 милливаттам (0.00146 ватт) энергии одной определенной частоты (555 нм), нагревающей поверхность площадью один квадратный метр. Однако поскольку лампы, используемые в аквариумах, испускают свет многих частот, не только 555 нм, нет точной формулы, которую можно было бы использовать при определении числа люкс, произведенного лампой определенной мощности.

Спектр и интенсивность света в природе. Существует множество факторов, которые влияют на цвет и интенсивность света в водных средах в природе. Эти факторы включают глубину и ясность воды, погоду и ясность воздуха. Поэтому в каждом водоеме характеристики света будут различны.

Спектр и интенсивность света для аквариумов

Функция системы освещения в аквариуме только для рыбы заключается в том, чтобы обеспечить смену дня и ночи, что необходимо для здоровья рыбы. Поскольку спектр и интенсивность света для рыб не так важны, как для аквариума с растениями или кораллами, система освещения для этого типа аквариума может быть разработана с учетом других факторов, в том числе эстетического. При определении стоимости системы освещения примите во внимание не только начальную стоимость, но также и эксплуатационные расходы на обслуживание системы. При составлении бюджета выберите осветительное оборудование, которое не потребляет чрезмерное количество электричества, а лампы не нуждаются в частных заменах. Можно воспользоваться правилом — для аквариума только для рыбы устанавливают освещение в 1-2 ватта на 5 л воды. Хорошим выбором для такого аквариума может быть стандартная или мощная компактная флуоресцентная система. Спектр освещения здесь выбирается только исходя из личных предпочтений. Вообще, лампы, рассчитанные больше на красную часть спектра (с низким градусом K), освещает цвета лучше, чем лампа с более высоким градусом Келвина. Однако при освещении с низким градусом К отлично размножаются водоросли, что приводит к более сложному уходу за аквариумом. Если цель состоит в том, чтобы осветить обитателей аквариума лампой с низким градусом К, вы можете в борьбе с водорослями пользоваться специальными химическими средствами или же уменьшить количество часов освещения аквариума.

Источник: www.zooclu

Источники света – Справочный центр BricsCAD

Команды: DISTANTLIGHT, GEOGRAPHICLOCATION, LIGHT, LIGHTLIST, POINTLIGHT, SPOTLIGHT, SUNPROPERTIES, WEBLIGHT

Освещение — ключ к реалистичности создаваемой сцены.

Словарь терминов

  • Окружающий свет (ambient light): свет от неопределенного источника освещения.
  • Контровый свет (back light): свет, который расположен позади объекта и подчеркивает его глубину и размер.
  • Удаленный свет (distant light): свет, равномерно охватывающий всю сцену с тенями в одном направлении.
  • Затухание (fall-off): ослабление яркости света при удалении от его источника.
  • Заполняющий свет (fill light): свет, предназначенный для высветления темных участков и подсветки теней от основных источников света.
  • Точечный свет (point light): свет, распространяющийся во всех направлениях от центрального светящегося пятна.
  • Направленный свет (spot light): сфокусированный свет, направленный на определенную область.
  • Фотометрическая сетка (photometric web): это трехмерное представление распределения интенсивности источника света.
  • Распределенный свет (web-light): это приближенное представление реального освещения с использованием трехмерного представления распределения интенсивности источника света. Распределенные источники света могут быть созданы только при установке значения системной переменной LIGHTINGUNITSравным 1 (американские единицы освещения) или 2 (международные единицы освещения).
  • Ослабление яркости света (attenuation): ослабление яркости света при удалении от его источника.

Системные переменные

LIGHTINGUNITS (Единицы освещения):

  • 0: Единицы освещения не используются. Применяется универсальное освещение.

  • 1: Используются американские единицы: футы-канделы

  • 2: Используются международные единицы: люксы.

DEFAULTLIGHTING (Источник света по умолчанию): Удаленный источник света, направление которого совпадает с направлением вида. Этот параметр может быть установлен для каждого видового окна отдельно.

  • 0: Источник света по умолчанию используется при отсутствии других включенных источников света.

  • 1: Источник света по умолчанию используется вместо источников света, определенных в чертеже.

Линейная контрастность: Управляет интенсивностью рассеянного освещения. Диапазон допустимых значений от -10 до 10. Значение -10 определяет максимальный уровень рассеянного освещения. Значение 10 полностью отключает рассеянное освещение.

Линейная яркость: Определяет масштабный коэффициент интенсивности света. Диапазон допустимых значений от -10 до 10. Значение по умолчанию — 0 (без масштабирования). Отрицательные значения уменьшают интенсивность света, положительные — увеличивают. Этот параметр может быть установлен для каждого видового окна отдельно.

Основные свойства

Основные свойства являются общими для всех источников света:

  • Имя: определенное пользователем имя источника света.
  • Тип: тип источника света: точечный, направленный, распределенный, удаленный.
  • Вкл/Выкл: текущее состояние источника света — включен/выключен.
  • Тени: включение/выключение отображения тени. Для увеличения производительности рекомендуется отключать отображение тени.
  • Коэффициент интенсивности: увеличивает Интенсивность лампы и Результирующую интенсивность.
  • Цвет фильтра: определяет цвет источника света.
  • Печать значка: если Да, то значок источника света выводится на печать.
  • Отображение значка: управляет отображением значка источника света

Фотометрические свойства

LIGHTINGUNITS = 1 (Американские единицы) или 2 (Международніе единицы).

  • Интенсивность лампы: Определяет яркость источника света. Интенсивность источника света измеряется в канделах (кд) — единице измерения силы света в системе СИ.
  • Результирующая интенсивность: определяется как произведение интенсивности источника света и коэффициента интенсивности.
  • Цвет лампы: определяет использование наследуемого цвета света, цветовой температуры в Кельвинах или стандартного цвета.

цветовые температуры

список стандартных цветов лампы

  • Результирующий цвет: цвет источника света, полученный в результате комбинации цвета лампы и цвета фильтра.
  • Фотометрическая сетка: при использовании Распределенного источника света доступны свойства Фотометрия распределенного источника и Отступ сетки (пока не реализовано).

Свойства геометрии

  • Расположение: управляет расположением источника света.
  • Цель: определяет расположение точки цели для точечных, направленных и распределенных источников света.
  • Нацеленный: включает/выключает свойство Цель.

Свойства затухания

В реальном мире объект, расположенный дальше от источника света, выглядит темнее. Затухание определяет уменьшение интенсивности света в зависимости от расстояния. Для распределенных источников света затухание не используется.

Альтернативным способом управления расстоянием распространения света является установка начальной и конечной границы освещения. Использование границ уменьшает время, необходимое для программной обработки освещения сцены.

Свойство Затухание применяется к направленным и точечным источникам света.

  • Тип: определяет тип затухания — Нет, Инверсное линейное или Инверсное квадратичное.
  • Нет: без затухания. Расстояние до источника света не влияет на уровень освещенности объекта.
  • Инверсное линейное: затухание происходит пропорционально расстоянию от источника: при увеличении расстояния от источника в 2 раза интенсивность освещения снижается в 2 раза.
  • Инверсное квадратичное: затухание происходит пропорционально квадрату расстояния от источника света: при увеличении расстояния от источника в 2 раза интенсивность освещения снижается в 4 раза.
  • Использовать границы: если для этой опции выбрано значение Да, будут активны поля Смещение начальной границы и Смещение конечной границы.
  • Смещение начальной границы: определяет расстояние до точки начала зоны освещенности, измеренное от центра источника света.
  • Смещение конечной границы: определяет расстояние до конечной точки зоны освещенности, измеренное от центра источника света.

Без затухания

Инверсное линейное затухание

Инверсное квадратичное затухание

Свойство Затухание применяется только к универсальным источникам света (LIGHTINGUNITS = 0).

Инверсное квадратичное затухание автоматически применяется для фотометрических источников света ( LIGHTINGUNITS = 1 or 2).

Настройки визуализации тени

  • Тип: Определяет тип тени.

  • Резкая (трассированная лучом): тени с резкими краями.

  • Мягкая (по карте): реалистичная тень с плавными краями.

  • Мягкая (по образцу): этот тип тени пока не реализован

  • Размер карты теней: определяет объем памяти, выделяемый для расчета тени. Щелкните на поле и выберите необходимое значение в выпадающем списке (64/128/256/512/1024/2048/4096).

  • Мягкость: определяет плавность карты тени. Введите значение от 1 до 10.

Яркое пятно направленного источника света и область затухания

При освещении поверхности направленным источником света образуется область максимальной освещенности (яркое пятно — 1), которую окружает область с меньшей интенсивностью (область затухания — 2).

  • Угол яркого пятна: угол центрального светового конуса (определяет размер яркого пятна)
  • Угол затухания: угол полного светового конуса

Угол яркого пятна = 55, угол затухания = 60

Угол яркого пятна = 30, угол затухания = 60

Разница между углом яркого пятна и углом затухания определяет область снижения интенсивности света.

Если угол яркого пятна и угол затухания почти равны, кромка светового пятна выглядит резкой (слева).

При увеличении разницы между этими углами граница светового пятна смягчается (справа).

Чтобы открыть список источников света в Проводнике по чертежам

Выполните одно из следующих действий:

  • Нажмите кнопку Источники света… () на панели Источники света.
  • Choose Drawing Explorer > Lights in the Tools menu.
  • Choose Light List.. in the View | Rendering | Lights menu
  • Введите в командной строке lightlist или LL и нажмите клавишу Enter.

Значок

Наименование инструмента

Описание

Создать

Закрывает окно Проводник по чертежам — Источники света и управляет созданием нового источника света в чертеже.

Удалить

Удаляет выбранный источник света.

Выбор в чертеже

Закрывает окно Проводник по чертежам — Источники света и позволяет выбрать символ источника света на чертеже.

Свойства источника света отображаются на Панели свойств.

Включен

Щелкните для выключения источника света.

Выключен

Щелкните для включения источника света.

Чтобы определить источник света

  1. Выполните одно из следующих действий:
  • Введите в командной строке light и нажмите клавишу Enter.

Запрос программы: Введите тип источника света: Точечный(Point)/Направленный(Spot)/Распределенный(Web)/Удаленный(Distant) <Точка>:

Контекстное меню команды:

Выберите в контекстном меню тип источника света.

  • Нажмите кнопку, соответствующую выбранному типу источника света на панели инструментов Источники света:
    • Направленный источник
    • Точечный источник
    • Удаленный источник
    • Распределенный источник

2. Выполните одно из следующих действий:

  • Укажите расположение источника света на чертеже.
  • Введите координаты расположения источника света в командной строке и нажмите клавишу Enter.
  • Нажмите клавишу Enter для использования координат по умолчанию.

Запрос программы: Укажите расположение цели <0,0,-10>:

3. Выполните одно из следующих действий:

  • Укажите расположение цели на чертеже.
  • Введите координаты расположения цели в командной строке и нажмите клавишу Enter.
  • Нажмите клавишу Enter для использования координат по умолчанию.

Запрос программы: Введите параметр для изменения: Имя(Name)/Интенсивность(Intensity)/Состояние(Status)/Яркое пятно(Hotspot)/Полный конус(Falloff)/Тень(shadoW)/Затухание(Attenuation)/Цвет(Color)/<Выход>:

Контекстное меню команды:

4. Выполните одно из следующих действий:

  • Выберите в контекстном меню пункт Имя.
  • Введите в командной строке N и нажмите клавишу Enter.

Запрос программы: Введите имя источника света <Spotlight1>:

5. Выполните одно из следующих действий:

  • Введите в командной строке имя источника света и нажмите клавишу Enter.
  • Нажмите клавишу Enter для назначения имени по умолчанию.

Запрос программы: Введите параметр для изменения: Имя(Name)/Интенсивность(Intensity)/Состояние(Status)/Яркое пятно(Hotspot)/Полный конус(Falloff)/Тень(shadoW)/Затухание(Attenuation)/Цвет(Color)/<Выход>:

6. Выполните одно из следующих действий:

  • Выберите в контекстном меню свойство источника света.
  • Введите в командной строке заглавную букву наименования свойства источника света и нажмите клавишу Enter.

Вам будет предложено определить выбранное свойство в командной строке.

7. Для завершения создания источника света выполните одно из следующих действий:

  • Выберите в контекстном меню пункт Выход.
  • Нажмите клавишу Enter.

ПРИМЕЧАНИЕ

Если для переменной LIGHTINGUNITS установлено значение 0 (Не использовать единицы измерения), определение распределенного источника света невозможно.

Чтобы выполнить редактирование источника света

  1. Выберите источник света на чертеже.
    Если Панель свойств закрыта, дважды щелкните на источнике света.

Свойства выбранного источника света отобразятся на Панели свойств:

Свойства универсального источника света

Свойства фотометрического источника света

2. Чтобы изменить свойство:

  • При необходимости раскройте группу настроек.
  • Выберите свойство.
  • Измените выбранное свойство.

Чтобы определить параметры естественного освещения

  1. Выполните одно из следующих действий:
  • Нажмите кнопку Естественное освещение… () на панели Визуализация.
  • Введите в командной строке sunproperties или sun и нажмите клавишу Enter.

Откроется окно Проводник по чертежам — Источники света, содержащее раздел Редактор.

2. Чтобы изменить свойство:

  • При необходимости раскройте группу настроек.
  • Выберите свойство.
  • Измените выбранное свойство.

ПРИМЕЧАНИЕ

Если значение системной переменной LIGHTINGUNITS = 1 или 2, редактирование свойства Цвет для естественного освещения будет недоступно.

Чтобы определить географическое расположение

  1. Выполните одно из следующих действий:
  • Нажмите кнопку Географическое расположение… () на панели Визуализация.
  • Нажмите кнопку Географическое расположение… () в разделе Редактирование параметров… диалогового окна Проводник по чертежам — Источники света.
  • Введите в командной строке geographiclocation или geo и нажмите клавишу Enter.

Откроется диалоговое окно Географическое расположение:

2. При необходимости выберите опцию Сохранять информацию о географическом расположении в чертеже.

3. При необходимости выберите опцию Использовать координатную систему географической сетки.

4. Выполните одно из следующих действий:

  • Введите широту и долготу расположения в полях Широта и Долгота и выберите соответствующее полушарие для каждой настройки.
  • Нажмите кнопку Географическое расположение…, выберите город и часовой пояс и нажмите кнопку ОК.

5. Если при выполнении предыдущего шага Вы не указали часовой пояс, раскройте список Часовой пояс и выберите в нем необходимый часовой пояс.

6. При необходимости укажите Координаты соответствующего расположения в чертеже.

7. Определите северное направление.

8. Нажмите кнопку ОК.

единиц и измерения — ANACC Methods and Materials

Light — Примечания к физическим и субъективным единицам измерения

Физические единицы Субъективные единицы
  • Свет — это форма энергии, которую можно измерять в единицах энергии (джоули, калории) или в квантовых единицах (кванты, эйнштейны). Преобразование между этими единицами зависит от длины волны.
  • 6 x 10 23 квантов = 1 моль света (или 1 эйнштейн в старой терминологии)
  • Свет можно измерить субъективно на основе яркости, видимой человеческим глазом.Единицы измерения включают свечи, люмены, фут-свечи и люкс.
  • Источник света имеет яркость в одну свечу, если его мощность соответствует мощности «стандартной свечи».
  • Мощность — это скорость, с которой свет генерируется, пропускается или поглощается, и измеряется в ваттах (1 ватт = 1 джоуль сек -1 ) или эйнштейнах сек -1
  • Световой поток соответствует мощности. Источник одной свечи излучает световой поток мощностью одной свечи или 4π люмен.
Интенсивность луча света определяется как мощность на единицу поперечного сечения и измеряется в ваттах -2 или эйнштейнах м -2 сек -1
  • 6 x 10 17 квантов m -2 сек -1 = 1 микроэйнштейн (mE) m -2 сек -1
  • Интенсивность света измеряется, например, экспонометром LICOR или измерителем квантовой скалярной освещенности (QSL). (тип QSL считается более точным из-за его сферического, а не плоского коллектора).

Интенсивность на дистанции:

— один фут от стандартной свечи — это один фут.

— один метр от стандартной свечи — это одна метровая свеча или один люкс.

NB . 1 фут-кандела = 10,8 люкс

  • Сила света измеряется напр. фут-свечной метр, тип фотографического экспонометра.
  • Эти устройства предпочтительны для большинства целей фотохимии и фотобиологии.Они используются для измерения интенсивности окружающего света, например. в лимнологии и океанографии.

Полезный ассортимент для культивирования микроводорослей

20-200 мкмоль. фотоны м -2 с –1

Прямой солнечный свет (полдень в тропиках) составляет примерно 1700 мкмоль. фотоны м -2 с –1

  • Эти единицы основаны на человеческом зрении и поэтому полезны для определения безопасных и комфортных уровней освещения, например.школы и офисы.

NB . В других контекстах эти единицы могут вводить в заблуждение. Например, некоторые фотосинтезирующие бактерии, использующие инфракрасный свет, не будут расти под яркими люминесцентными лампами, которым не хватает инфракрасного света; тем не менее, вольфрамовые лампы более тусклого вида, но с высоким уровнем инфракрасного излучения будут способствовать гораздо лучшему росту.

Примечание. Преобразование физических единиц в субъективные единицы зависит от относительной видимости различных длин волн, т.е. определенные длины волн «более заметны» для человеческого глаза, чем другие.Следовательно, как преобразование между люкс и мкмоль. фотоны m -2 с –1 — преобразования, зависящие от длины волны, должны быть только приблизительными;

например; X мкмоль. фотонов м -2 с –1 = Люкс x ~ 0,0165… или… 1000 Люкс = 16-20 мкмоль. фотоны м -2 с –1

Список литературы

Клейтон Р.К. (1970). Свет и живая материя. Том 1. Физическая часть. Книжная компания Макгроу-Хилл, Нью-Йорк.

Херши, Д.Р. 1991. Измерение и расчеты освещения растений. Американский учитель биологии 53 : 351-53.

Морел А. и Смит Р. С. 1974. Связь между полными квантами и полной энергией для фотосинтеза в воде. Лимнол. Окканогр 19 : 591-600.

Приборы для измерения силы света

Измерения освещенности можно разделить на ряд принципов измерения, каждый из которых оценивается количественно в соответствии с различными оптическими параметрами.Фотометрические измерения, например, выражаются в зависимости от реакции человеческого глаза. Это основано на усредненной спектральной чувствительности, известной как функция яркости Vλ, которая классифицирует длины волн зелено-желтого света примерно 555 нм как концентрированную пиковую чувствительность человеческого зрения в ярких условиях.

Фотометрические измерения касаются силы света (лм), освещенности (лм / м 2 или люкс), яркости (кд / м 2 ) и силы света (кд) источника света.В этом сообщении в блоге мы более подробно рассмотрим интенсивность света и исследуем некоторые подходящие инструменты для измерения освещенности для оценки интенсивности осветительного прибора.

Что такое сила света?

Сила света, которую часто ошибочно принимают за яркость, представляет собой взвешенную по длине волны мощность света, излучаемого на единицу телесного угла. Он выражается в канделах (кд) и измеряется в соответствии с функцией светимости Vλ.Сила света источника света отличается от его светового потока, который измеряет выходную мощность в соответствии с Vλ источника света во всех направлениях и выражается в люменах (лм).

Это различие подчеркивает семантическую разницу между яркостью, световым потоком и силой света — последняя из которых относится к выходной оптической мощности в определенном поле зрения. Сила света особенно важна для измерения мощных светодиодов (LED) и твердотельного освещения (SSL) для домашних и коммерческих прожекторов.Количественная оценка оптического выхода направленного источника света относительно усредненной чувствительности человека является критическим процессом для разработки, производства и контроля качества коммерческих светодиодов и SSL.

Приборы для измерения силы света

Для оптимального отклика измерения силы света выполняются изолированно, без помех от окружающего освещения. Измерительные приборы обычно используются для получения нескольких фотометрических измерений для оценки широких оптических характеристик источника света.Фотометры, способные выполнять измерения силы света, должны быть оснащены либо косинусным корректором, либо интегрирующей сферой в конфигурации 2π. Однако первое является наиболее компактным и, следовательно, наиболее практичным решением.

Корректоры

Cosine улавливают свет в поле зрения 180 ° с ламбертовским откликом и рассеивают его, в то время как интегрирующие сферы отражают полученные оптические сигналы вокруг внутренней полости в чувствительный детектор. Спектрофотометры могут использовать любую из этих геометрических конфигураций для определения силы света светодиода или продукта SSL.

Измерения силы света с помощью Admesy

Admesy предлагает широкий спектр фотометрических измерительных приборов и принадлежностей для измерения силы света ряда коммерческих и профессиональных осветительных приборов. В зависимости от необходимости измерения нескольких параметров, Admesy предлагает несколько вариантов, обеспечивающих полный анализ оптических характеристик освещения на протяжении всего производственного процесса.

Наши измерительные приборы, способные получать данные об интенсивности света при оснащении косинусным корректором, включают:

  • Спектрометр серии Rhea;
  • Спектрометр серии
  • Hera;
  • Спектро-колориметр серии
  • Cronus;
  • Люксметр серии
  • Astera.

Если вам нужна дополнительная информация о выполнении измерений силы света с помощью продуктов Admesy, пожалуйста, свяжитесь с нами.

Измерение интенсивности — Fiberoptics Technology Inc.

Когда приложению требуется источник освещения, дизайнер освещения, работающий с инженером приложения, может предоставить оптимальное решение, если атрибуты приложения описаны в значениях интенсивности и однородности света в интересующей области.

Это усилие может сбивать с толку, потому что интенсивность и однородность можно описать с помощью нескольких различных физических атрибутов.

Следующая информация предназначена для объяснения и служит руководством, чтобы помочь инженерам-прикладникам определить значения однородности и интенсивности с оптимальным значением.

Количественная оценка света

Большинство характеристик освещения делятся на три основные категории: отраженное значение, передаваемое значение или излучаемое значение. Чтобы иметь значение для дизайнера освещения, все значения должны быть измерены в определенном направлении, в определенной области и на известном расстоянии.Кроме того, эти значения количественно оцениваются с использованием двух основных систем: фотометрической или радиометрической.

Фотометрические значения (сила света) представляют видимый свет (380-770 нм), взвешенные по зрительной чувствительности среднего человеческого глаза, в то время как радиометрические значения включают весь электромагнитный выход источника, включая УФ и ИК в единицах абсолютной мощности. плотность без утяжеления.

Независимо от области применения, многие инженеры ошибочно измеряют или определяют световой поток источника, который представляет собой полную фотометрическую мощность точечного источника, проецируемого на сферу, измеренную в люменах.Это значение эквивалентно общей выходной энергии лампы. Поскольку подавляющее большинство приложений используют свет в определенной области, с заданного направления и расстояния, дизайнеры освещения обучены количественно определять интенсивность и однородность энергетического луча в определенной точке пространства. Следовательно, значение светового потока не так важно, как значение освещенности, которое является мерой интенсивности с заданного направления.

Чтобы проиллюстрировать этот момент, рассмотрим следующий сценарий в волоконно-оптическом приложении: считается, что лампа EKE имеет общий световой поток 80 люмен.Для повышения эффективности часть этой энергии перенаправляется и фокусируется с помощью отражателя в пучок волокон. Помимо потерь на отражение, не весь свет попадает в пучок волокон. Часть света теряется, так как она просто не попадает на поверхность волокна. Некоторые из них могут быть потеряны из-за ограничений, налагаемых числовой апертурой волокна. И еще больше может быть потеряно из-за других факторов, влияющих на эффективность передачи (соотношение сердцевина / оболочка, плотность упаковки, потери Френеля, окончательная полировка и т. Д.). Эти факторы не всегда постоянны.Следовательно, результирующая полезная мощность колеблется от лампы к лампе и оптоволоконному компоненту.

Хотя вышеупомянутые переменные различаются в зависимости от используемой технологии освещения, каждая технология имеет набор переменных, с которыми нужно иметь дело. (Единственным исключением является лазер; пока лазер сам является механизмом доставки и не будет передаваться через другой носитель, такой как стекло, можно указать значение мощности.)

Если указано значение освещенности, освещение Разработчик знает, что разработчик приложений просит учесть все переменные и предоставить значение чистой мощности в интересующей области.Это очень специфично, очень измеримо и очень воспроизводимо.

Фотометрические измерения

Освещенность — это фотометрическая величина, измеряемая в люксах (1 люмен на квадратный метр). Если измеряется отраженное значение, то измеряется яркость. Базовая единица измерения яркости — кандела на квадратный метр (кд / м2). И Lux, и Candelas измеряют силу света в определенном направлении.

Чтобы проиллюстрировать разницу, наше Солнце излучает около 103 люкс яркости на экваторе в полдень.Измерение такой же силы света отраженного эталона даст значение приблизительно 109 кд / м2 (яркость).

Поскольку разные материалы по-разному отражают, поглощают или преломляют, значение яркости может изменяться в зависимости от типа поверхности, в то время как значение освещенности остается постоянным (пока выходная мощность остается постоянной). Поэтому рекомендуется указывать требования к освещению в люксах.

Для люкс существует несколько эквивалентных значений в зависимости от типа используемого эталона (метрическая или британская) и измеряемой площади.Чтобы обеспечить правильное измерение для дизайнера освещения, используется фотометр освещенности, оснащенный косинусоидальным фильтром.

Радиометрические измерения

До этого момента вся информация относилась к измерению и оценке видимого света. Для приложений, требующих УФ и ИК частей спектра, требуется система, измеряющая энергетическую освещенность, выражаемую в ваттах на квадратный сантиметр (Вт / см2).

Лучший способ получить это измерение — использовать измеритель освещенности и соответствующий широкополосный фильтр.Например, в приложении используется ПЗС-матрица изображения с диапазоном чувствительности 400-950 нанометров. Используя широкополосный фильтр аналогичного номинала, установленный над детектором освещенности, разместите измеритель в интересующей плоскости (поле зрения), чтобы обеспечить показание необходимой интенсивности в ваттах / см2.

Вооружившись этой информацией, дизайнер по свету может выбрать пакет источника света / передачи, чтобы обеспечить требуемый поток излучения.

Независимо от используемого метода измерения всегда рекомендуется проводить в интересующей плоскости.Большинство внешних факторов усредняются при измерении, и расстояние обычно достаточно велико, чтобы показания были точными.

При проведении этих типов измерений также важно записать тип используемого широкополосного фильтра, тип измерителя, точное измерение расстояния от источника до измерителя и угловые измерения светового луча до детектора.

Измерения энергетической освещенности могут оптимизировать производительность и снизить затраты. Рассмотрим следующую гипотетическую ситуацию:

ПЗС-матрица — это датчик изображения для конкретного приложения.Фотометрический люксметр измеряет потребность в освещении в 10000 люкс от двух обычных кварцевых галогенных источников питания. Для этой иллюстрации мы преобразуем люкс в Вт / см2, разделив 10000 (значение люкс) на 343 люмен / Вт (среднее значение преобразования, представляющее 380-770 нм), чтобы получить 29,2 Вт / м2, а затем разделим на 10000 см2 / м2 на получить 0,00292 Вт / см2 — эквивалент 10000 люкс в качестве значения освещенности.

Поскольку матрица CCD чувствительна к длинам волн свыше 700, и поскольку источник света излучает волны с длинами выше 700, значение в люксах не является полной мерой энергии, воздействующей на кристалл CCD.Следовательно, прямое измерение энергетической освещенности того же источника, настроенного на кривую отклика ПЗС-матрицы (400–950 нм), может составить 0,25 Вт / см2: коэффициент более 80! С точки зрения дизайнера освещения эта информация может побудить к использованию галогенной лампы с золотым отражателем или массива БИК-светодиодов для достижения желаемой мощности, возможно, из одного источника, что сделает систему в целом менее дорогостоящей и более надежной. Действительно, основной причиной более широкого использования светодиодов, особенно красных, является их улучшенная спектральная характеристика для черно-белой ПЗС-матрицы.

Другие хитрости

Если у вас возникли проблемы с размещением источника освещения для вашего приложения, вы можете рассчитать чистый эффект от перемещения источника, используя закон обратных квадратов:

I1) * (d12) = (l2) * (d22)

где I1 равно исходному значению в люксах; d1 равно исходному расстоянию от источника; l2 равно новому значению люкс; а d2 равно новому расстоянию от источника.

Вот наглядный пример: фотометрическому приложению требуется интенсивность 10000 люкс от осевого источника на расстоянии 1 метр.Приставка DOAL используется с камерой для достижения надлежащего эффекта освещения, но из-за изменений конструкции физические препятствия теперь требуют, чтобы камера смонтировала 1,25 м от интересующего поля. (Рис. 1)

Эффект перемещения рассчитывается:
(l2) * (d22) / (d12) = (I1)
(10000) * (1.252) / (12) = 15600 люкс

Мы уже знаем люкс Требование равно 10000, поэтому, когда источник перемещается обратно на 1,25M, мы решаем для I1 и вычисляем потребность в 15600 люкс, что на 56% больше для сохранения исходных требований.Этим изменением теперь можно управлять, заменив DOAL кольцевым светом и рассеивателем (чтобы добавить больше света), увеличить интенсивность лампы, заменить лампу, источник или увеличить количество используемых источников.

Конечно, преобразование следует использовать только в крайнем случае, поскольку нет ничего более точного, чем фактическое измерение!

Фотометры: Точная проверка силы света

На рабочем месте используются фотометры для регулярного измерения силы света.Это предназначено для обеспечения правильного распределения освещения и его интенсивности на соответствующем рабочем месте и оптимальных условий освещения. Сотрудники компании могут работать эффективно только в том случае, если их рабочая среда достаточно освещена. Это также вопрос безопасности, потому что только при достаточной интенсивности света можно предотвратить ошибки в работе машин и систем. Кроме того, утомляемость снижается, если на рабочем месте достаточно яркого света.Поэтому фотометры используются для измерения следующих критериев, а также других:

  • Распределение и интенсивность освещения на рабочем месте
  • Оптимальные условия освещения в общественных зданиях
  • Измерение распределения света на торговых ярмарках и выставках
  • Хорошее освещение оборудования на производстве

Ваш идеальный люксметр — от начального уровня до профессиональной модели

люксметров с подключаемыми зондами h4>

Помимо света, также измеряет другие параметры, относящиеся к окружающим условиям — просто прикрепите необходимый датчик.

люксметров с постоянными датчиками h4>

Особенно простое управление благодаря компактной и удобной конструкции.

Зонды


h4>

Зонд

Люкс для измерения освещенности — совместим с вашим люксметром с подключаемыми зондами

Регистраторы данных


h4>

Контролируйте уровень освещенности и другие параметры через Wi-Fi и сохраняйте их в Testo Cloud.

Измерение силы света: фотометры для любых требований

Можно ли измерить люкс? Фотометрия дает ответ на этот вопрос, и фотометр является идеальным инструментом для работы. Один люкс означает, что световой поток мощностью в один люмен равномерно распределяется по площади в один квадратный метр. Поэтому фотометр также называют «люксметром», потому что он измеряет освещенность. Для всех приложений доступны разные устройства:

  • Многофункциональные измерительные приборы для измерения освещенности и параметров качества воздуха в помещении
  • Люксметр с подключаемыми зондами
  • Фотометр без сменных щупов
  • Регистратор данных для сбора и хранения данных

Фотометры Testo отличаются своей компактной конструкцией и позволяют очень просто и за очень короткое время измерять свет.Чувствительные высокоточные датчики адаптированы к спектральной чувствительности человеческого глаза или соответствуют ей. Благодаря функции удержания измеренные значения легко считываются. Большой дисплей также позволяет читать под разными углами. Фотометр используется везде, где важно правильное и достаточное распределение света. В первую очередь в офисах и на производстве, а также в актовых залах и медицинских учреждениях особое значение имеет освещение помещения или специальной зоны.Фотометры Testo измеряют интенсивность и распределение света с большой точностью и за секунды. Поэтому также возможны точечные измерения.

Люксметр: незаменимый помощник в обеспечении безопасности и гигиены труда

Задача отдела охраны труда и техники безопасности — обеспечить защиту глаз. Они часто подвергаются сильному стрессу на рабочем месте, который может быть вызван работой за компьютером в офисе или изменяющимися условиями освещения в производственном цехе.Фотометры используются для обеспечения соблюдения правовых норм и спецификаций. Если все известно о существующих условиях освещения, их можно отрегулировать в соответствии с установленными законом пределами. Параллельно с фотометром на рабочем месте часто используется измеритель уровня звука, потому что громкость также играет ключевую роль, когда речь идет о здоровье и эффективности на рабочем месте.

Фотометры: важные характеристики для высокоточных инструментов

Датчик играет ключевую роль в фотометре.Это связано с тем, что его работа заключается в том, чтобы воспринимать свет в окружающей среде таким образом, чтобы он также мог восприниматься человеческим глазом. Поэтому датчик должен воспринимать желтый и зеленый свет лучше, чем красный или синий свет. Другие критерии для фотометров:

  • Хорошо структурированное рабочее меню
  • Интуитивное управление
  • Большой дисплей
  • Оценка по кривой V-лямбда

Люксметр: Встроенный в регистратор данных WiFi

Фотометры могут измерять силу света.Однако, если они должны храниться и быть доступными в течение длительного периода времени, рекомендуется записывать измеренные данные в регистратор данных. Можно не только измерять свет, но также записывать другие данные, такие как температура, влажность и УФ-излучение. В Testo данные могут храниться в облаке. Фотометры также доступны с внешними датчиками. Требуемый зонд, который, например, будет использоваться для наблюдения за очень светочувствительными объектами на выставке, подключается к регистратору данных.Показания обрабатываются датчиком, что обеспечивает чрезвычайно высокую точность.

Фотометры: Дополнительные инструменты для мониторинга рабочего места

Помимо вышеупомянутых шумомеров, можно также использовать прибор для измерения скорости вращения. Он дополняет фотометр и подходит для измерений на производстве и в системах кондиционирования воздуха. Измеритель CO также работает с чувствительными датчиками и может обнаруживать даже небольшие концентрации токсичного окиси углерода.Если необходимо постоянно контролировать воздух в помещении, прибор для измерения CO2 от Testo — идеальное решение. Вместе с фотометром он измеряет условия на рабочем месте и, таким образом, обеспечивает возможность внесения изменений. Потому что с плохими фигурами можно что-то сделать, только зная, что они существуют! Если вы знаете, что в офисе слишком темно или плохо вентилируется, вы можете поискать решения, связанные с технологиями и архитектурой помещения, и предложить своим сотрудникам лучшие условия.В библиотеках, галереях и музеях также важно следить за всеми данными качества воздуха в помещении, показаниями CO и силой света, чтобы защитить хрупкие предметы.

Как преобразовать силу света в электрическую величину

ВОПРОС:

Как мне измерить силу света от разных источников света?

Ответ:

Используйте фотодиоды, чувствительные к красному, зеленому и синему свету.

Определение интенсивности света может иметь решающее значение, например, если вы хотите спроектировать освещение комнаты или при подготовке к фотосессии. Однако в эпоху Интернета вещей (IoT) интенсивность света также играет важную роль в так называемом интеллектуальном сельском хозяйстве. Здесь одна из ключевых задач — отслеживать и контролировать важные параметры растений, которые способствуют максимальному росту растений и ускорению фотосинтеза. Таким образом, свет является одним из важнейших факторов умного сельского хозяйства.Большинство растений обычно поглощают свет с длинами волн красной, оранжевой, синей и фиолетовой областей видимого спектра. Как правило, свет с длинами волн зеленой и желтой областей спектра отражается и лишь незначительно способствует росту. Контролируя части спектра и интенсивность воздействия света на разных этапах жизни, можно добиться максимального роста и, в конечном итоге, увеличения урожайности.

Соответствующая схема для измерения интенсивности света в видимом спектре, в котором растения являются фотосинтетически активными, показана на рисунке 1.Здесь используются три фотодиода разного цвета (зеленый, красный и синий), которые реагируют на разные длины волн. Интенсивность света, измеряемая с помощью фотодиодов, теперь может использоваться для управления источником света в соответствии с требованиями соответствующих растений.

Рисунок 1. Схема для измерения силы света.

Схема, показанная здесь, состоит из трех точных каскадов преобразователя тока в напряжение (трансимпедансных усилителей), по одному для каждого из цветов: зеленого, красного и синего.Они подключаются к дифференциальным входам аналого-цифрового преобразователя (АЦП) Σ-Δ, который, например, передает измеренные значения в виде цифровых данных на микроконтроллер для дальнейшей обработки.

Преобразование силы света в силу тока

В зависимости от силы света через фотодиоды протекает больший или меньший ток. Зависимость между током и силой света приблизительно линейна, что показано на рисунке 2. На нем показаны характеристические кривые выходного тока в зависимости от интенсивности света для красного (CLS15-22C / L213R / TR8), зеленого (CLS15). -22C / L213G / TR8) и синий фотодиод (CLS15-22C / L213B / TR8).

Рис. 2. Характеристические кривые зависимости силы тока от силы света для красных, зеленых и синих фотодиодов.

Однако относительная чувствительность красного, зеленого и синего диодов различна, поэтому усиление каждого каскада должно определяться отдельно через сопротивление обратной связи R FB . Для этого ток короткого замыкания (I SC ) каждого диода должен быть взят из технического паспорта, а затем чувствительность S (пА / люкс) в рабочих точках, определенных на его основе.R FB тогда рассчитывается следующим образом:

V FS, P-P представляет собой желаемый полный диапазон выходного напряжения (полный диапазон, размах), а INT MAX — максимальную интенсивность света, которая составляет 120 000 люкс для прямого солнечного света.

Преобразование тока в напряжение

Для высококачественного преобразования тока в напряжение желателен минимальный ток смещения операционного усилителя, поскольку выходной ток фотодиода находится в пикоамперном диапазоне и, таким образом, может вызывать значительные ошибки.Также должно присутствовать низкое напряжение смещения. При токе смещения обычно 1 пА и максимальном напряжении смещения 1 мВ AD8500 от Analog Devices, Inc. (ADI) является хорошим выбором для этих приложений.

Аналого-цифровое преобразование

Для дальнейшей обработки измеренных значений ток фотодиода, который сначала был преобразован в напряжение, должен быть подан на микроконтроллер в виде цифрового значения. Для этой цели можно использовать АЦП с несколькими дифференциальными входами, например 16-разрядный АЦП AD7798.Таким образом, выходной код для измеренного напряжения выглядит следующим образом:

где

A IN = входное напряжение,

N = количество бит,

GAIN = коэффициент усиления внутреннего усилителя,

V REF = внешнего источника опорного напряжения.

Для дальнейшего снижения шума на каждом из дифференциальных входов АЦП используются синфазный и дифференциальный фильтры.

Все изображенные компоненты чрезвычайно энергосберегающие, что делает схему идеальной для портативных полевых приложений с батарейным питанием.

Заключение

Необходимо учитывать такие источники ошибок, как токи смещения и напряжения смещения компонентов. Кроме того, неблагоприятные коэффициенты усиления ступени преобразователя могут повлиять на качество и, следовательно, результат работы схемы. С помощью схемы, показанной на рисунке 1, можно относительно просто преобразовать силу света в электрическую величину для дальнейшей обработки данных.

Измерения силы света для светодиодов

Эта статья базы знаний предназначена для серий SQ / MQ-100, SQ / MQ-200, SQ / MQ-300 и SQ-400.

Клиенты часто связываются с Apogee Instruments, чтобы узнать, можно ли использовать квантовые датчики и измерители для измерения интенсивности излучения светоизлучающих диодов (светодиодов), поскольку светодиоды становятся все более распространенными в качестве источников света для роста растений в контролируемой среде и роста кораллов в аквариумах. . В другой статье представлена ​​некоторая качественная информация об использовании широкополосного устройства (например, квантовых датчиков или датчиков PAR) для измерения источника узкополосного излучения (т.е.многие светодиоды, представленные в настоящее время на рынке), где было заявлено, что спектрорадиометр является лучшим инструментом для точного измерения силы света светодиодов (см. сообщение от 5 октября 2011 года под названием «Сравнение выходных характеристик квантовых датчиков для различных источников света»). Хотя это правда, квантовые измерители можно использовать для измерения интенсивности светодиодов, и многие клиенты используют их для этого приложения. В результате оценка точности квантового измерителя Apogee для измерения светодиодов очень практична.

Квантовый датчик / метр предназначен для измерения общего количества фотонов в диапазоне от 400 до 700 нм, в диапазоне фотосинтетически активного излучения (PAR).Ошибка, связанная с измерением квантовым измерителем (или датчиком) света от источника, который имеет спектр, отличный от спектра источника, используемого для калибровки измерителя, называется спектральной ошибкой. Спектральная ошибка возникает из-за того, что квантовые измерители полностью не соответствуют заданному квантовому отклику, что означает, что они не реагируют на все длины волн света одинаково между 400 нм и 700 нм. Квантовые измерители Apogee чувствительны к длинам волн приблизительно от 370 нм до 665 нм, с относительно ровным откликом между 450 нм и 650 нм из-за синего пигмента, используемого в диффузоре (рис. 1).Однако они не одинаково чувствительны к длинам волн в фотосинтетически активном диапазоне (рис. 1). Для определения спектральной ошибки требуются спектральные характеристики квантового измерителя, калибровочного источника света и источника света, которые необходимо измерить, а также некоторые спектрально-зависимые расчеты (подробности см. В Federer and Tanner, 1966; Ross and Sulev, 2000).

Квантовые датчики и счетчики

Apogee для электрического освещения калибруются в специальной камере, заполненной холодными белыми люминесцентными лампами T5.Светодиоды имеют совершенно другой спектральный выход, чем лампы T5 (рисунки 2, 3 и 4), поэтому ожидается некоторая спектральная погрешность. Для узкополосных, широкополосных и смешанных светодиодов, показанных ниже, спектральные ошибки составляют 8% или меньше. Квантовые датчики и измерители Apogee менее чувствительны к синим длинам волн (около 400 нм) по сравнению с более длинными волнами и показывают низкие значения под синими светодиодами. И наоборот, квантовые датчики и измерители Apogee более чувствительны к зеленым и красным длинам волн (более 500 нм) по сравнению с синими длинами волн и считывают высокие значения под зелеными и красными светодиодами.Широкополосные белые светодиоды излучают небольшую часть излучения за пределами верхнего предела диапазона чувствительности квантового датчика / измерителя Apogee (665 нм) и дают низкие результаты измерений для белых светодиодов.

ВАЖНОЕ ПРИМЕЧАНИЕ: светодиоды, которые излучают большую часть излучения выше примерно 660 нм, будут считываться очень низко, и их не следует измерять с помощью оригинальных квантовых датчиков Apogee (модели SQ-100, 200, 300 и 400), но они отлично работают с Apogee Full -спектральные квантовые датчики (модель SQ-500).

Apogee Instruments недавно представила сравнение спектральных ошибок светодиодов для нескольких квантовых датчиков на Международном совещании по сельскому хозяйству с контролируемой средой в 2012 году.Смотрите PDF-файл плаката здесь.

Таблица 1: Теоретические спектральные ошибки для измерений нескольких источников светодиодов Apogee Quantum Meter

Светодиод Ошибка электрической калибровки [%]
Синий (пик 448 нм, полуширина 10 нм) -10,7
Зеленый (пик 524 нм, 15 нм FWHM) 5,8
Красный (пик 635 нм, полуширина 10 нм) 4.7
Холодный белый -4,2
нейтральный белый -6,1
теплый белый -9,9
Красная, синяя смесь 2,7
Смесь красного, зеленого и синего цветов 3,5

Для получения дополнительных сведений о спектральных ошибках источника света и информации о том, как исправить эти ошибки, посетите страницу «Спектральные ошибки для популярных источников света и способы их исправления».

Рисунок 1: Отклик квантового датчика / измерителя Apogee (синяя линия) по сравнению с заданным квантовым откликом (черная линия) равной чувствительности на всех длинах волн от 400 до 700 нм.

Рис. 2: Холодный белый флуоресцентный спектр T5 (лампа, используемая Apogee для калибровки электрического света квантовых счетчиков; черная линия) по сравнению с узкополосными цветными светодиодами (синие, зеленые, красные линии) и определенный квантовый отклик (серая линия).

Рисунок 3: Холодный белый флуоресцентный спектр T5 (лампа, используемая Apogee для калибровки электрического света квантовых счетчиков; черная линия) по сравнению с широкополосными белыми светодиодами (холодный белый флуоресцентный свет — синяя линия, нейтральный белый флуоресцентный свет — зеленая линия, теплый белый флуоресцентный светильник — красная линия) и заданный квантовый отклик (серая линия).

Рисунок 4: Холодный белый флуоресцентный спектр T5 (лампа, используемая Apogee для калибровки электрического света квантовых счетчиков; черная линия) по сравнению со смесями узкополосных цветных светодиодов (красный / синий — синяя линия, красный / зеленый / синий — красная линия ) и определенный квантовый отклик (серая линия).

Список литературы

Федерер, К.А. и C.B. Tanner, 1966. Датчики для измерения света, используемые для фотосинтеза. Экология 47: 654-657.
Росс, Дж. И М. Сулев, 2000. Источники ошибок в измерениях ФАР.Сельскохозяйственная и лесная метеорология 100: 103-125.

Сила света и расстояние | Научный проект

В фонарике используются отражающие материалы для распространения света на большие площади. Лазер, который является аббревиатурой от «усиления света за счет вынужденного излучения», излучает более сфокусированный луч света.

Выходная мощность также связана со сроком службы батареи устройства. Как вы думаете, как это изменится со временем?

Наблюдайте за яркостью, субъективным измерением интенсивности, и наблюдайте, как сила соотносится с интенсивностью света.

  • Маленький фонарик
  • Лазерный указатель
  • Новые батарейки для фонарика И лазерной указки
  • 2 листа миллиметровой бумаги
  • Метрическая палочка
  • Книги тяжелые
  • Лента
  • Блокнот и ручка / карандаш
  1. Приклейте 2 листа миллиметровой бумаги рядом на стене, близко к земле.
  2. Вставьте новые батарейки в лазерную указку и фонарик.
  3. Сделайте две стопки тяжелых книг. Прикрепите фонарик к верхней части одного, а лазерный указатель — к другому. Они должны быть примерно на одной высоте, а при включении — примерно на одном уровне с центром миллиметровой бумаги на стенах.
  4. Выключите свет в комнате.
  5. Измерьте расстояние на один метр от стены. Поместите сюда источники света, включите фонарик и лазерную указку и направьте их в центр миллиметрового листа.
  6. Измерьте площадь, покрытую светом, подсчитав квадраты на миллиметровой бумаге, освещенные светом, и запишите их в свой блокнот.Запишите любые наблюдения.
  7. Отодвиньте источники света дальше от стены на полметра и повторите шаг 6. Отойдите как можно дальше в комнате
  8. Оставьте фонарик и лазерную указку включенными на 1 час и повторите шаги 6 и 7, начиная с одного метра от бумаги, измеряя те же расстояния, которые вы измеряли ранее.
  9. Повторяйте каждый час, пока в лазерной указке или фонарике не разрядятся батарейки.

Фонарик покрывает большую площадь миллиметровой бумаги, чем лазерная указка на всех расстояниях.Чем дальше от стены находится фонарик, тем большую площадь будет освещать свет. Лазерный указатель будет покрывать одну и ту же область на всех расстояниях. Чем дольше будет включен фонарик, тем менее ярким будет свет. Лазерная указка также тускнеет по мере разрядки батарей.

Чем дальше от бумаги отодвигается фонарик, тем больше на миллиметровой бумаге светится квадратов. Это означает, что свет менее интенсивный (меньше мощности на квадратный метр). Для каждого испытания (один набор измерений за раз) мы будем предполагать, что выходная мощность фонарика и лазерного указателя постоянна, чтобы мы могли сравнивать их на расстоянии.Когда свет остается включенным, батареи будут рассеивать энергию с потерями на тепло, свет и внутреннее сопротивление, и будут вырабатывать меньше энергии. Чем дольше свет остается включенным, тем меньше мощности он будет выдавать, а интенсивность и яркость света уменьшатся.

Лазерная указка будет сохранять одинаковую интенсивность на протяжении большей части эксперимента, потому что это сфокусированный луч света, который не рассеивается и не рассеивается намеренно коническими отражателями в фонаре. Однако яркость света, вероятно, уменьшится к концу срока службы батареи.

Заявление об отказе от ответственности и меры предосторожности

Education.com предоставляет идеи проекта Science Fair для информационных целей. только для целей. Education.com не дает никаких гарантий или заверений относительно идей проектов Science Fair и не несет ответственности за любые убытки или ущерб, прямо или косвенно вызванные использованием вами таких Информация. Получая доступ к идеям проекта Science Fair, вы отказываетесь от отказаться от любых претензий к Education.com, которые возникают из-за этого. Кроме того, ваш доступ к веб-сайту Education.com и идеям проектов Science Fair покрывается Политика конфиденциальности Education.com и Условия использования сайта, которые включают ограничения об ответственности Education.com.

Настоящим дается предупреждение, что не все идеи проекта подходят для всех индивидуально или при любых обстоятельствах. Реализация идеи любого научного проекта должны проводиться только в соответствующих условиях и с соответствующими родительскими или другой надзор.Прочтите и соблюдайте правила техники безопасности всех Материалы, используемые в проекте, являются исключительной ответственностью каждого человека. За Для получения дополнительной информации обратитесь к справочнику по научной безопасности вашего штата.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *