Hur man mäter ljusintensitet (med bilder)

2024 Författare: Robert Blare | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-12 00:16

Att mäta ljusintensitet är viktigt när man utformar ett rums belysning eller förbereder sig för ett fotografi. Termen "intensitet" används på olika sätt, så ta en stund att lära dig vilka enheter och mätmetoder som matchar dina mål. Professionella fotografer och belysningsinstallatörer använder vanligtvis en digital mätare, men du kan också göra en enkel, jämförande ljusmätare som kallas en Joly -fotometer.

Steg

Metod 1 av 2: Mätning av ljusintensitet för ett rum eller ljuskälla

Steg 1. Förstå fotometrar som mäter lux och fotljus

Dessa är enheter som beskriver ljusintensiteten på en yta eller belysningsstyrka. Fotometrar som mäter detta är vanligtvis vad folk letar efter när de vill sätta upp en fotografering, eller testa om ett rum är för ljust eller för mörkt.

Vissa ljusmätare är specialiserade på olika typer av belysning. Till exempel kan man ge mer exakta resultat när det används för att mäta natriumbelysning.
Du kan till och med köpa en "ljusmätare" i vissa mobila enhets appbutiker. Kontrollera recensionerna först, eftersom några av dessa appar är felaktiga.
Lux är den moderna accepterade standarden, men vissa enheter mäter fortfarande i fotljus. Använd denna onlinekalkylator för att konvertera mellan dem.

Steg 2. Vet hur man tolkar belysningsenheter

Här är några exempel på typiska ljusmätningar för att hjälpa dig att avgöra om din belysning behöver ändras:

De flesta kontorsarbeten utförs bekvämt med 250-500 lux (23–46 fotljus).
Stormarknader eller arbetsområden som innefattar ritning eller annat detaljarbete är normalt upplysta till 750-1 000 lux (70–93 fotljus). Den övre änden av detta intervall motsvarar ett inomhusområde bredvid ett fönster på en klar, solig dag.

Steg 3. Förstå lumen och luminans

Om en glödlampa eller lampetikett eller reklam nämner "lumen", beskriver den hur mycket total energi som avges som synligt ljus, ett begrepp som kallas luminans. Här är vad du behöver veta:

"Initial lumen" beskriver hur mycket ljus som avges när ljuset stabiliserats. Detta tar cirka 100 timmars användning för lysrör och HID -lampor.
"Medelumen" eller "nominell lumen" anger den uppskattade genomsnittliga luminansen över enhetens livslängd. Den faktiska luminansen kommer att bli ljusare än så här tidigt och bli svagare än denna nära slutet av ljuskällans rekommenderade livslängd.
För att ta reda på hur många lumen du behöver, använd stegen ovan för att bestämma hur många fotljus med ljusstyrka du vill ha i ett rum och multiplicera med rummets kvadratmeter. Sikta högre än resultatet för rum med mörka väggar, och sikta lägre mot rum med andra stora ljuskällor.

Steg 4. Mät strålen och fältvinkeln

Ficklampor och andra enheter som avger ljus i en viss riktning kan beskrivas med hjälp av dessa två ytterligare termer. Du kan hitta dessa själv med en fotometer som mäter lux eller fotljus, och med en räta och grader:

Håll fotometern direkt i vägen för den ljusaste strålen. Flytta den tills du hittar platsen med maximal intensitet (belysning).
Håll dig på samma avstånd från ljuskällan, flytta fotometern i en riktning tills ljusintensiteten sjunker till 50% av maxnivån. Använd en spänd sträng eller annan rätlinje för att markera linjen från ljuskällan till denna punkt.
Gå i andra riktningen tills du hittar platsen på motsatt sida av strålen med 50% maximal belysning. Markera en ny rad från denna plats.
Använd en grader för att mäta vinkeln mellan dina två linjer. Detta är "strålvinkeln" och beskriver vinkeln som belyses starkt av ljuskällan.
För att hitta fältvinkeln, upprepa dessa steg, men markera de två fläckarna där strålintensiteten når 10% av maxnivån.

Metod 2 av 2: Mätning av relativ intensitet med en hemlagad enhet

Steg 1. Använd detta för att jämföra ljuskällor

Denna enhet är lätt att bygga hemma, efter en liten shoppingtur. Kallas en "Joly fotometer" efter sin inventering, den kan användas för att mäta den relativa intensiteten hos två ljuskällor. Med lite kunskap om fysik nedan, kommer du att kunna upptäcka vilka av dina glödlampor som avger mer ljus, samt vilka som är mest effektiva för mängden ström de använder.

Relativa mätningar ger dig inget resultat när det gäller enheter. Du vet exakt hur två ljusintensiteter jämförs, men kommer inte att kunna relatera dem till en tredje intensitet utan att upprepa experimentet

Steg 2. Skär en skiva paraffinvax på mitten

Köp ett paket paraffinvax från en järnaffär eller en livsmedelsbutik och dra ut en 5 pund (0,55 kilogram) platta. Skär plattan i två lika stora bitar med en vass kniv.

Skär långsamt igenom plattan för att undvika att bitar bryts av

Steg 3. Smörgå aluminiumfolie mellan paraffinbitarna

Riv av en plåt aluminiumfolie och lägg den ovanpå en av de två paraffinbitarna, helt täcka den övre ytan. Lägg den andra paraffinbiten ovanpå aluminiumet.

Steg 4. Vänd "smörgåsen" vertikalt

För att den här enheten ska fungera måste vi ställa den på sin ände så att folien i mitten är vertikal. Om ditt vax inte står upp av sig själv kan du hålla det horisontellt för tillfället. Kom bara ihåg att lådan du ska bygga ska vara utformad för att hålla vaxet i position vertikalt.

Du kan använda två gummiband för att hålla ihop blocket. Lägg en nära toppen av mackan och den andra nära botten

Steg 5. Skär tre fönster i en kartong

Välj en låda som är tillräckligt stor för att hålla ditt vaxblock. Förpackningen som vaxet såldes i fungerar ofta bra. Använd en linjal och en sax för att klippa tre fönster i lådan:

Skär två fönster på motsatta sidor, exakt samma storlek. Varje fönster kommer att se en annan halva av paraffinet när blocket är placerat inuti.
Skär ett tredje fönster av valfri storlek på framsidan av lådan. Detta bör vara centrerat, så att du kan se båda halvorna av paraffinblocket, på vardera sidan av aluminiumfolien.

Steg 6. Lägg paraffinet inuti lådan

Förvara aluminiumfolien mellan de två paraffinvaxblocken i vertikalt läge. Du kan behöva använda tejp, små bitar av kartong eller båda för att hålla vaxblocken upprätt och parallella med de motsatta fönstersidorna och vidröra folien mellan dem.

Om lådan är öppen upptill, täck den med en annan kartongbit eller annan ljusblockerande barriär

Steg 7. Besluta om en "referenspunkt" ljuskälla

Välj en av de ljuskällor du kommer att jämföra som ett "standardljus", som du kommer att använda som baslinje för intensitet. Om du jämför mer än två ljuskällor använder du denna ljuskälla under varje jämförelse.

Steg 8. Ordna två ljuskällor i en rak linje

Placera två glödlampor, lysdioder eller andra ljuskällor på en plan yta i en rak linje. Avståndet mellan dem ska vara betydligt större än bredden på lådan du gjorde.

Steg 9. Placera fotometern mellan ljuskällorna

Fotometern ska vara på exakt samma höjd som ljuskällorna, så att lamporna helt lyser upp vaxblocken genom sidofönstren. Kom ihåg att ljuskällorna bör vara rätt långt bort för att möjliggöra jämn belysning.

Steg 10. Släck alla andra lampor i rummet

Stäng alla fönster, nyanser eller persienner så att endast ljus från testljuskällorna träffar blocken.

Steg 11. Justera lådan tills båda vaxblocken är lika ljusa

Flytta fotometern mot sidan med dimmervaxet. Se genom det främre fönstret när du justerar lådans position och sluta när båda vaxblocken verkar lika ljusa.

Steg 12. Mät avståndet mellan fotometern och varje ljuskälla

Använd måttband för att mäta avståndet från aluminiumfolien till din valda "referenspunkt" ljuskälla. Vi kommer att kalla det här d1. Skriv ner detta, mät sedan avståndet från aluminiumfolien till ljuskällan på motsatt sida, d2.

Du kan mäta avståndet med vilken enhet som helst, men se till att inte blanda dem. Till exempel, om din mätning är i fot och tum, konvertera resultatet till att endast använda tum

Steg 13. Förstå vilken fysik det handlar om

Blockens ljusstyrka minskar med kvadratet på avståndet, eftersom vi mäter mängden ljus som faller på ett tvådimensionellt område, men ljuset strålar genom tredimensionell volym. Med andra ord, när en ljuskälla rör sig dubbelt så långt bort (x2), sprids ljuset som det producerar ut över fyra gånger området (x2²). Vi kan skriva ljusstyrkan som "I / d²

I är intensiteten och d är avståndet, precis som vi använde dem i tidigare steg,
Tekniskt kallas det vi beskriver som ljusstyrka belysning i detta sammanhang.

Steg 14. Använd denna kunskap för att lösa den relativa intensiteten

När båda blocken verkar lika ljusa är deras "belysningsstyrka" lika. Vi kan skriva detta som en formel och sedan ordna om det för att lösa för I₂, eller den andra ljuskällans relativa intensitet:

I₁/d₁² = Jag₂/d₂²
I₂ = Jag₁(d₂²/d₁²)
Eftersom vi bara mäter den relativa intensiteten, eller hur de jämför sig, kan vi bara säga jag₁ = 1. Detta gör vår formel enkel: I₂ = d₂²/d₁²
Låt oss till exempel säga avståndet d₁ till vår referenspunkt ljuskälla är 0,6 meter och att avståndet d₂ till vår andra ljuskälla är 1,5 fot:
I₂ = 5²/2² = 25/4 = 6.25
Den andra ljuskällan har en intensitet 6,25 gånger större än den första ljuskällan.

Steg 15. Beräkna effektiviteten

Om du använder glödlampor med ett märkt watt på, till exempel "60W" för "60 watt", är det hur mycket elektrisk ström glödlampan använder. Dela lampans relativa intensitet med denna kraft för att ta reda på hur effektiv glödlampan är i förhållande till dina andra ljuskällor. Till exempel:

En 60 watts glödlampa med en relativ intensitet på 6 har en relativ verkningsgrad på 6/60 = 0,1.
En glödlampa på 40 watt med en relativ intensitet på 1 har en relativ verkningsgrad på 1/40 = 0,025.
Eftersom 0,1 / 0,025 = 4 är 60W -lampan fyra gånger så effektiv när det gäller att göra elektrisk ström till ljus. Observera att den fortfarande kommer att använda mer ström än 40W -lampan och därmed kosta dig mer pengar; effektiviteten berättar bara hur mycket "bang for your buck" du får.