Yorug‘lik energiyasi oqimi

Yorug'lik oqimi. Yoritilganlik

Reja:

1. 
   Yorug‘lik energiyasi oqimi
   
2. 
   Yorug‘lik kuchi
   
3. 
   Yorug‘lik manbayi sfera markazida joylashishi.
   

Yorug‘likning ko‘zga yoki boshqa qabul qiluvchi qurilmalarga ta’siri, ushbu qabul qiluvchi qurilmalarga berilgan yorug‘lik energiyasi bilan belgilanadi. Shu sababli yorug‘likning energiyasi bilan bog‘liq energetik kattaliklar bilan tanishamiz.

Mazkur masalalarni o‘rganadigan bo‘lim fotometriya deb ataladi. Fotometriyada ishlatiladigan kattaliklar yorug‘lik energiyasini qabul qiluvchi asboblarning nimani qayd eta olishlariga bog‘liq holda olinadi.

1. 
   Yorug‘lik energiyasi oqimi. Yorug‘lik manbayining o‘lchamlarini juda kichik deb olaylik. Shunda undan ma’lum masofada joylashgan nuqtalarning o‘rni sferik sirtni tashkil etadi deb qarash mumkin.
   

Masalan, diametri 10 cm bo‘lgan lampa 100 m uzoqlikdagi yuzani yoritayotgan bo‘lsa, bu lampani nuqtaviy yorug‘lik deb qarash mumkin. Lekin yoritilayotgan yuzagacha bo‘lgan masofa 50 cm bo‘lsa, manbani nuqtaviy deb bo‘lmaydi. Ularga tipik misol tariqasida yulduzlarni olish mumkin.
Biror bir S sirtga t vaqtda tushayotgan yorug‘lik energiyasi W bo‘lsin. Vaqt birligi ichida biror bir yuzaga tushayotgan energiya miqdoriga yorug‘lik energiyasi oqimi yoki nurlanish oqimi deyiladi.
Uni Ф harfi bilan belgilasak,

bunda: t yorug‘lik tebranishlari davriga nisbatan ancha katta bo‘lgan vaqt nazarda tutiladi.
Nurlanish oqimi birligi SI sistemasida W (vatt) bilan o‘lchanadi. Ko‘pgina o‘lchashlarda (masalan, astronomik) faqat oqim emas, balki nurlanish oqimining sirt zichligi ahamiyatga ega.
Nurlanish oqimining shu oqim o‘tadigan yuzaga nisbati bilan o‘lchanadigan kattalikka nurlanish oqimining sirt zichligi deyiladi:

Ko‘pincha, bu kattalik nurlanish intensivligi deb ataladi. Uning birligi

Fazoviy burchakning o‘lchov birligi – steradian (sr). 1 sr – sfera yuzasidan tomoni sfera radiusiga teng bo‘lgan kvadrat yuzasiga teng bo‘lgan soha hosil qiladigan, bir uchi sfera markazida bo‘lgan fazoviy burchak kattaligiga teng.
Sfera sirtining yuzasini bilgan holda, nuqta atrofidagi to‘la fazoviy burchakni aniqlash mumkin:

Nurlanish intensivligining manbadan uzoqligiga va nur tushayotgan yuza bilan hosil qilgan burchagiga bog‘liqligini qaraylik.
Nur chiqayotgan nuqtaviy manba radiuslari R1 va R2 bo‘lgan ikkita konsentrik aylana markazida bo‘lsin Agar yorug‘lik muhit tomonidan yutilmasa (masalan, vakuumda), vaqt birligi ichida birinchi sferadan o‘tgan to‘la energiya ikkinchi sfera yuzasidan o‘tadi. Shunga ko‘ra

Demak, nurlanish intensivligi masofa ortishi bilan kvadratik ravishda kamayib borar ekan.
Nur tushayotgan yuzaning qiyaligiga bog‘liqligini aniqlash uchun 4.30-rasmdagi holatni qaraylik.
Bunda to‘lqin S0 va S yuzadan bir xil miqdordagi energiyani olib o‘tadi. Shunga ko‘ra

Amaliyotda yorug‘likning energetik xarakteristikasi bilan birgalikda ko‘zga ko‘rinadigan yorug‘likni tavsiflaydigan fotometrik kattaliklar ishlatiladi.
Fotometriyada, nurlanish intensivligi bilan bevosita bog‘liq bo‘lgan, yorug‘lik oqimi deb ataluvchi subyektiv kattalik ishlatiladi.

2. 
   Yorug‘lik kuchi
   

Yorug‘lik oqimi Ф harfi bilan belgilanadi. Uning SI birliklar tizimidagi birligi lyumen (lm). Istalgan yorug‘lik manbayining muhim xarakteristikasi – bu yorug‘lik kuchi I hisoblanadi. Uni yorug‘lik oqimi Ф ni, fazoviy burchak Ω ga nisbati bilan aniqlanadi:

Yorug‘lik kuchining birligi – kandela (cd) SI birliklar tizimining asosiy birligiga kiritilgan. 1 cd sifatida yuzasi 1/600000 m2, temperaturasi platinaning qotish temperaturasiga teng, tashqi bosim 101325 Pa bo‘lgan holda, to‘liq nurlantirgichdan perpendikular yo‘nalishda chiqayotgan yorug‘lik kuchi qabul qilingan. 1 cd ni qabul qilishda ishlatilgan yorug‘likning vakuumdagi to‘lqin uzunligi 555 nm ga teng bo‘lib, inson ko‘zining maksimal sezgirligiga to‘g‘ri keladi.
Qolgan barcha fotometrik birliklar kandela orqali ifodalanadi. Masalan, 1 lyumen, yorug‘lik kuchi 1 cd bo‘lgan nuqtaviy manbadan 1 sr fazoviy burchak ichida chiqqan yorug‘lik oqimiga teng.
Yuza birligiga tushgan yorug‘lik oqimiga yoritilganlik deyiladi:

Yoritilganlik SI birliklar tizimida lyuks (lx) da o‘lchanadi. 1 m2 yuzaga tekis taqsimlangan holda 1 lm yorug‘lik oqimi tushsa, yuzaning yoritilganligi 1 lx ga teng bo‘ladi.
Yoritilganlik qonunlari. Yuqorida aytilganidek, yuzaning yoritilganligi yurug‘lik kuchiga to‘g‘ri proporsional. Lekin yoritilganlik faqat yorug‘lik kuchiga bog‘liq bo‘lib qolmasdan, manba va yoritiladigan yuzagacha bo‘lgan masofaga ham bog‘liq.

3. 
   Yorug‘lik manbayi sfera markazida joylashishi.
   

Yorug‘lik manbayi sfera markazida joylashgan bo‘lsin

Yuzaning yoritilganligi, manba yorug‘lik kuchiga to‘g‘ri proporsional, masofaning kvadratiga teskari proporsional. Ko‘pgina hollarda yorug‘lik oqimi yuzaga burchak ostida tushadi.
Yorug‘lik oqimi ∆S yuzaga φ burchak ostida tushayotgan bo‘lsin. ∆S yuza, ∆S0 yuza bilan quyidagicha bog‘langan: ∆S0 = ∆Scosφ.
U holda fazoviy burchak

Yuzaning yoritilganligi, manba yorug‘lik kuchiga, yorug‘lik nuri va yorug‘lik oqimi tushayotgan yuzaga o‘tkazilgan perpendikular orasidagi burchak kosinusiga to‘g‘ri proporsional, masofaning kvadratiga teskari proporsional.
Agar yuza bir nechta manba bilan yoritilgan bo‘lsa, umumiy yoritilganlik har bir manba tomonidan yoritilganliklarning yig‘indisiga teng bo‘ladi. Fotometrik kattaliklardan yana biri ravshanlik deb ataladi.
Ravshanlik deb, yorug‘lik chiqayotgan yuza birligiga to‘g‘ri keladigan yorug‘lik kuchiga aytiladi:

Ravshanlikning birligi Bunda yorug‘lik manbayi yuzasidan barcha yo‘nalishda bir xil yorug‘lik chiqadi deb qaraladi.
Ravshanlikka doir ba’zi ma’lumotlarni keltiramiz: Tush paytida Quyoshning ravshanligi –1,65 · 109 cd/m2 ; gorizontga kelganida –6·109 cd/m2 ; to‘lin Oy diski – 2500 cd/m2 ; ochiq havoli kunduzgi osmon – 1500–4000 cd/m2