Законы освещенности в физике кратко

Обновлено: 30.06.2024

Наблюдения показывают, что освещенность, создаваемая точечным источником света, зависит от силы света I этого источника, расстояния г от источника до освещаемой поверхности и угла падения световых лучей (угла между падающим лучом и перпендикуляром к этой поверхности). Причем это утверждение верно для любого источника.

Пусть Е₀ — освещенность поверхности при перпендикулярном падении на нее световых лучей, Е — при любом другом угле падения. Опишем вокруг точечного источника с силой света I сферическую поверхность радиусом г (рис. 16.60). Освещенность внутренней стороны этой поверхности везде одинакова, и лучи падают перпендикулярно поверхности сферы.

Освещенность \(E_0 = \frac<\Phi_0>\) Ф₀ — полный световой поток, S — площадь поверхности сферы, \(~\Phi_0 = 4 \pi I ,\) \(~S = 4 \pi r^2.\) Поэтому \(E_0 = \frac \Rightarrow E_0 = \frac\) — первый закон освещенности: освещенность поверхности лучами, падающими на нее перпендикулярно, прямо пропорциональна силе света точечного источника и обратно пропорциональна квадрату расстояния от источника до освещаемой поверхности.

Пусть параллельный равномерно распределенный пучок света падает наклонно на поверхность S (рис. 16.61). Ее освещенность \(E = \frac<\Phi> .\) Спроецируем поверхность S на плоскость, перпендикулярную падающим лучам, получим нормальную к лучам проекцию S₀. Ее освещённость \(E_0 = \frac<\Phi_0> .\) Из рисунка 16.61 \(\cos \alpha = \frac = \frac = \frac .\) Тогда \(\frac = \frac = \cos \alpha .\)

Откуда \(~E = E_0 \cos \alpha\) — второй закон освещенности: освещенность поверхности параллельным световым пучком прямо пропорциональна косинусу угла падения.

Так как \(E_0 = \frac\), то \(E = \frac \cos \alpha\)— обобщенный закон освещенности.

Литература

Аксенович Л. А. Физика в средней школе: Теория. Задания. Тесты: Учеб. пособие для учреждений, обеспечивающих получение общ. сред, образования / Л. А. Аксенович, Н.Н.Ракина, К. С. Фарино; Под ред. К. С. Фарино. — Мн.: Адукацыя i выхаванне, 2004. — С. 492-493.

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

Зарегистрироваться 15–17 марта 2022 г.

Освещенность

ОСВЕЩЕННОСТЬ — величина, измеряемая отношением светового потока к площади поверхности, на которую он падает, т.е.:

где E — освещенность предмета (люкс — лк), Ф – световой поток (лм), S – площадь поверхности (м 2 )

Освещенность предмета зависит от силы света источника и расстояния от него до предмета.

Существует два закона освещенности:

1 ЗАКОН ОСВЕЩЕННОСТИ: освещенность предмета перпендикулярными лучами прямо пропорциональна силе света источника и обратно пропорциональна квадрату расстояния от него до предмета, т.е.:

2 ЗАКОН ОСВЕЩЕННОСТИ: освещенность предмета наклонными лучами прямо пропорциональна косинусу угла наклона лучей, т.е.:

Если знать силу света некоторого источника света, то с помощью фотометра можно вычислить силу света любого источника.

Простейший фотометр представляет собой металлическую коробку, которая защищает трехгранную призму от посторонних лучей. С двух сторон от фотометра располагают источники света на одинаковой высоте, чтобы угол падения лучей на призму был одинаков. Источники света передвигают до тех пор, пока освещенность экрана не будет одинакова:

Очевидно, что расстояние до каждого источника можно измерить, тогда зная силу свет одного источника, можно вычислить силу света второго по формуле:

Рассмотрим некоторые задачи:

1. Свет от лампы в 150 кд падает на книгу под углом 45 0 . Определить освещенность книги, если от нее до лампы 1,2 м.

Т.к. лучи падают под некоторым углом на книгу, то применяем второй закон освещенности:

Подставляя значения, получим:

2. Световой поток, посылаемый лампой на площадку 0,04м 2 , равен 2000 лм. Определить угол падения лучей, если максимальная освещенность равна лк.

Максимальная освещенность предмета достигается при максимальном значении косинуса, т.е. когда косинус угла падения равен 1, значит максимальная освещенность достигается тогда, когда лучи падают перпендикулярно на площадку, поэтому согласно первому закону освещенности:

Согласно определению освещенности:

Т.е. освещенность площадки:

Учитывая второй закон освещенности и максимальное значение освещенности, имеем:

3. Свет от лампы в 200 кд падает на круглый стол диаметром 3м. Определить освещенность на краю стола, если расстояние от стола до лампы 1,2 м.

Сначала построим чертеж:

E _A - ?

Согласно второму закону освещенности:

Т.е. нам необходимо знать расстояние R – от источника света до точки, в которой будем искать освещенность и угол падения. Заметим, что углом падения луча считается угол между самим лучом и перпендикуляром, восстановленным в точке падения луча (прошу не путать именно с перпендикуляром как на рисунке, а не с самой плоскостью стола. ). Очевидно, что оба перпендикуляра параллельны, поэтому угол α равен углу ADC .

Сначала найдем расстояние от источника света до точки A из треугольника ADC . Заметим, что этот треугольник прямоугольный, т.е. можем воспользоваться теоремой Пифагора:

Т.к. точка C – середина стола, то

Откуда расстояние от источника света до точки A равно:

Из треугольника ADC найдем также косинус угла падения луча:

Тогда окончательно получаем:

подготовка к ЕГЭ/ОГЭ и ВПР
по всем предметам 1-11 классов

Курс повышения квалификации

Дистанционное обучение как современный формат преподавания

Сейчас обучается 922 человека из 80 регионов

Курс повышения квалификации

Инструменты онлайн-обучения на примере программ Zoom, Skype, Microsoft Teams, Bandicam

Курс добавлен 31.01.2022
Сейчас обучается 28 человек из 18 регионов

Курс повышения квалификации

Педагогическая деятельность в контексте профессионального стандарта педагога и ФГОС

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

Дистанционные курсы для педагогов

Найдите материал к любому уроку, указав свой предмет (категорию), класс, учебник и тему:

5 611 531 материал в базе

ЗП до 91 000 руб.
Гибкий график
Удаленная работа

Самые массовые международные дистанционные

Школьные Инфоконкурсы 2022

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

Другие материалы

Вам будут интересны эти курсы:

Оставьте свой комментарий

10.07.2020 733
DOCX 141.8 кбайт
9 скачиваний
Оцените материал:

Настоящий материал опубликован пользователем Извекова Ксения Викторовна. Инфоурок является информационным посредником и предоставляет пользователям возможность размещать на сайте методические материалы. Всю ответственность за опубликованные материалы, содержащиеся в них сведения, а также за соблюдение авторских прав несут пользователи, загрузившие материал на сайт

Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете оставить жалобу на материал.

Автор материала

40%

Подготовка к ЕГЭ/ОГЭ и ВПР
Для учеников 1-11 классов

Московский институт профессиональной
переподготовки и повышения
квалификации педагогов

Дистанционные курсы
для педагогов

663 курса от 690 рублей

Выбрать курс со скидкой

Выдаём документы
установленного образца!

Учителя о ЕГЭ: секреты успешной подготовки

Время чтения: 11 минут

В Госдуме предложили ввести сертификаты на отдых детей от 8 до 17 лет

Время чтения: 1 минута

Новые курсы: преподавание блогинга и архитектуры, подготовка аспирантов и другие

Время чтения: 16 минут

В Россию приехали 10 тысяч детей из Луганской и Донецкой Народных республик

Время чтения: 2 минуты

Отчисленные за рубежом студенты смогут бесплатно учиться в России

Время чтения: 1 минута

ГИА для школьников, находящихся за рубежом, может стать дистанционным

Время чтения: 1 минута

Рособрнадзор предложил дать возможность детям из ДНР и ЛНР поступать в вузы без сдачи ЕГЭ

Время чтения: 1 минута

Подарочные сертификаты

Ответственность за разрешение любых спорных моментов, касающихся самих материалов и их содержания, берут на себя пользователи, разместившие материал на сайте. Однако администрация сайта готова оказать всяческую поддержку в решении любых вопросов, связанных с работой и содержанием сайта. Если Вы заметили, что на данном сайте незаконно используются материалы, сообщите об этом администрации сайта через форму обратной связи.

Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Авторские права на материалы принадлежат их законным авторам. Частичное или полное копирование материалов сайта без письменного разрешения администрации сайта запрещено! Мнение администрации может не совпадать с точкой зрения авторов.

1 закон освещенности - освещенность при перпендикулярном падении лучей обратно пропорционально квадрату высоты источника света над поверхностью.

Е₀-освещенность (лк), Ј – сила света, расстояние- R

Е₀= Ј/h 2 т.к. при падении света от источника перпендикулярно поверхности h=R ( высота=расстоянию)

2 закон освещенности - освещенность поверхности при падение лучей под углом пропорционально cos угла падения.

Электромагнитная (волновая) теория света. Доказательства этой теории.

По волновой теории, свет – это электромагнитная волна, с длиной волны в интервале 350-750 нм

Только в этом интервале электромагнитное излучение будет видным.

Характеристики света как волны:

1. υ = 3*10 8 м/с скорость света в вакууме

2. λ= υ*T=υ/v длина волны -это расстояние, которое волна проходит за период.

3. v=10 14 Гц частота

Свойства световых волны:

1)отражение от препятствий

2)проходит сквозь прозрачные вещества, при этом преломление не теряет часть своей энергии.

3)распространяется как в веществе так и в вакууме

Свойства - явление доказывающие волновую природу света.

4)интерференция – это сложение нескольких когерентных волн, одновременно пришедших в одну точку, в результате которого возникает усиление или ослабление света

Когерентные волны – это волны с одинаковой длиной волны

5)дифракция – это огибания волнами препятствий размеры которых соизмеримы с длиной волны. За большими препятствиями образуется тень

6)дисперсия – это разложение белого света на составляющие цвета, при прохождении через прозрачные вещества. Происходит, если стороны предмета не параллельны. Каждый цвет имеет свою длину волны. Показатель преломления зависит от длины волны. Каждый цвет преломляется под своим углом. Цвета тел объясняются тем, какие длины волн отражаются (остальные поглощаются).

Белый цвет – полностью отражает все лучи.

Черный цвет – поглощает лучи.

Виды электромагнитных излучений (радиоволны, инфракрасное, видимое, ультрафиолетовое, рентгеновское и гамма излучения).

Радиоволны

Длина волны: 10 5 -10 -3 м

Источник излучения: Антенна, колебательный контур

Особенные свойства: получение и передача информации на расстоянии, легко огибает большие препятствия

Проявление: В радиосвязи, телевидении, радиолокации, сотовая связь

Е₀-освещенность (лк), Ј – сила света, расстояние- R

Е₀= Ј/h 2 т.к. при падении света от источника перпендикулярно поверхности h=R ( высота=расстоянию)

2 закон освещенности - освещенность поверхности при падение лучей под углом пропорционально cos угла падения.

Электромагнитная (волновая) теория света. Доказательства этой теории.

По волновой теории, свет – это электромагнитная волна, с длиной волны в интервале 350-750 нм

Только в этом интервале электромагнитное излучение будет видным.

Характеристики света как волны:

1. υ = 3*10 8 м/с скорость света в вакууме

2. λ= υ*T=υ/v длина волны -это расстояние, которое волна проходит за период.

3. v=10 14 Гц частота

Свойства световых волны:

1)отражение от препятствий

2)проходит сквозь прозрачные вещества, при этом преломление не теряет часть своей энергии.

3)распространяется как в веществе так и в вакууме

Свойства - явление доказывающие волновую природу света.

Когерентные волны – это волны с одинаковой длиной волны

Белый цвет – полностью отражает все лучи.

Черный цвет – поглощает лучи.

Виды электромагнитных излучений (радиоволны, инфракрасное, видимое, ультрафиолетовое, рентгеновское и гамма излучения).

Радиоволны

Длина волны: 10 5 -10 -3 м

Источник излучения: Антенна, колебательный контур

Особенные свойства: получение и передача информации на расстоянии, легко огибает большие препятствия

Освещенность, создаваемая точечным источником света, зависит от силы света и расстояния от источника до поверхности

Опишем радиусом сферическую поверхность вокруг точечного источника с силой света Тогда освещенность внутренней стороны этой поверхности будет везде одинакова и лучи будут идти по радиусам, т. е. перпендикулярно к поверхности сферы. Следовательно, угол падения световых лучей на поверхность будет равен нулю. Если освещенность внутренней поверхности сферы в этих условиях обозначить площадь всей внутренней поверхности и полный световой поток источника то из (33.7) получим

Это соотношение является математическим выражением первого закона освещенности: при перпендикулярном падении лучей освещенность, создаваемая точечным источником света, прямо пропорциональна его силе света и обратно пропорциональна квадрату расстояния от источника до освещаемой поверхности,

Рассмотрим теперь, как зависит освещенность от угла падения лучей. Пусть на плоскую поверхность падают параллельные световые лучи под углом (рис. 33.3). Освещенность Е на этой поверхности определяется формулой

где Ф — световой поток, падающий на поверхность

Если поверхность убрать, то световой поток попадет на поверхность Пусть эта поверхность расположена так, что угол падения лучей на нее равен нулю. Тогда угол между поверхностями и будет равен Обозначим освещенность на поверхности через тогда Найдем

отношение освещенностей Е и

Поскольку то Таким образом,

Это соотношение является математическим выражением второго закона освещенности: освещенность поверхности, создаваемая параллельными лучами, прямо пропорциональна косинусу угла падения лучей на эту поверхность.

Из второго закона освещенности следует, что при увеличении угла падения освещенность поверхности должна уменьшаться. Смена времен года на Земле объясняется именно изменением угла падения солнечных лучей на ее поверхность. В северном полушарии наименьший угол падения лучей на поверхность Земли получается летом в конце июня, а наибольший угол — зимой в конце декабря. (Объясните, почему в южном полушарии Земли декабрь — летний месяц, а июнь — зимний.)

Для точечного источника света в формуле (33.10) можно заменить его значением из (33.9), тогда получим обобщенную формулу для вычисления освещенности:

По этой формуле можно вычислять освещенность различных участков поверхности (например, разных точек стола), создаваемую электрической лампой (рис. 33.4). При расчетах нужно помнить, что освещенность, создаваемая несколькими источниками света в какой-либо точке поверхности, равна сумме освещенностей, создаваемых каждым источником в отдельности.

Читайте также: