Yoğunluk nasıl ölçülür? Ev yapımı bir cihazla bağıl aydınlatma nasıl ölçülür?

Bir bitki için güneşin yerini doldurmak çok zordur. Güneşli bir günde bir odadaki lambayı açmayı deneyin; bitkilere ne kadar az ışık verebildiğini anlayacaksınız.

İnsan gözü için ışık enerji dalgaları uzunluk 380 nanometreden (nm) (mor) 780 nm'ye (kırmızı) kadardır. Fotosentez için önemli olan dalga boyları 700 nm (kırmızı) ile 450 nm (mavi) arasındadır. Bunu kullanırken bilmek özellikle önemlidir yapay aydınlatmaçünkü bu durumda öyle bir şey olmuyor düzgün dağılım farklı uzunluklarda dalgalar olduğu gibi güneş ışığı. Ayrıca lambanın tasarımı nedeniyle spektrumun bazı kısımları diğerlerinden daha yoğun olabilir. Ayrıca insan gözü bitkilere pek uygun olmayan dalga boylarındaki dalgaları daha iyi algılar. Sonuç olarak, bazı aydınlatmaların bize hoş ve parlak geldiği ortaya çıkabilir, ancak bitkiler için uygunsuz ve zayıf olacaktır.

İç ve dış mekanlarda ışık yoğunluğu

Belirli bir düzleme düşen ışığın şiddeti “lüks” birimiyle ölçülür. Yazın güneşli öğle saatlerinde enlemlerimizdeki ışık yoğunluğu 100.000 lükse ulaşıyor. Öğleden sonra ışık parlaklığı 25.000 lükse düşüyor. Aynı zamanda gölgede yoğunluğuna bağlı olarak bu değerin yalnızca onda biri veya daha az olacaktır.

Evlerde ışık doğrudan oraya düşmediği, diğer evler veya ağaçlar tarafından zayıflatıldığı için aydınlatma yoğunluğu daha da azdır. Yaz aylarında güney pencerede, camın hemen arkasında (yani pencere kenarında) ışık yoğunluğu en iyi senaryo 3000 lüksten 5000 lükse çıkar ve odanın ortasına doğru hızla düşer. Pencereden 2-3 metre uzakta yaklaşık 500 lüks olacaktır.

Her bitkinin hayatta kalabilmesi için ihtiyaç duyduğu minimum ışık miktarı yaklaşık 500 lükstür. Daha fazlası ile düşük ışık kaçınılmaz olarak yok olacaktır. İçin normal hayat ve büyüme, az ışığa ihtiyaç duyan iddiasız bitkiler bile en az 800 lükse ihtiyaç duyar.

Aydınlatma nasıl ölçülür?

İnsan gözü, ışığa uyum sağlama yeteneğine sahip olduğundan ışığın mutlak yoğunluğunu belirleyemez. Ayrıca insan gözü bitkilere pek uygun olmayan bu uzunluktaki dalgaları daha iyi algılar.

Ne yapalım? Özel bir cihaz (bir lüks ölçer) yardımcı olabilir. Satın alırken hangi aralıkta olduğuna dikkat etmek çok önemlidir. ışık spektrumu(dalga boyu) ölçebilmektedir. Aksi takdirde, ölçüm yaparken bitkiler için uygun olmayan bir dalga boyuna sahip olabilirsiniz. Unutmayın; bir lüks ölçer, insan gözünden daha doğru olmasına rağmen, aynı zamanda sınırlı bir aralıktaki ışık dalgalarını da algılar.

Işık yoğunluğunu değerlendirmek için bir kamera veya fotoğraf pozlama ölçer uygundur. Ancak fotoğraf çekerken aydınlatma "lüks" cinsinden ölçülmediği için uygun bir yeniden hesaplama yapmanız gerekecektir.

Ölçüm şu şekilde gerçekleştirilir:

1.ISO'yu 100'e ve Diyaframı 4'e ayarlayın.

2. Işık yoğunluğunu ölçmek istediğiniz yere beyaz bir kağıt parçası yerleştirin ve kamerayı ona doğrultun.

3. Enstantane hızını belirleyin.

4. Enstantane hızı paydasının 10 ile çarpılması yaklaşık bir lüks değeri verecektir.

Örnek: pozlama süresi 1/60 saniye ise bu 600 lükse karşılık gelir.

Malzemelere göre:

Paleeva T.V. “Çiçekleriniz. Bakım ve Tedavi", M.: Eksmo, 2003;

Anita Paulisen “Evdeki Çiçekler”, M.: Eksmo, 2004;

Vorontsov V.V. kapalı bitkiler. Pratik tavsiyelerçiçek severler için”, M.: ZAO “Fiton+”, 2004;

Bespalchenko E. A. “Ev, apartman ve ofis için tropikal süs bitkileri”, LLC PKF “BAO”, Donetsk, 2005;

D. Gosse, “Güneşin bile yardıma ihtiyacı var”, “Vestnik Florist” dergisi, Sayı 3, 2005.

Dalga sürecine katılan ortam parçacıklarının yer değiştirmesi x ile bu parçacıkların O salınım kaynağından uzaklığı y arasındaki ilişkiyi herhangi bir an için kuralım. enine dalga, ancak sonraki tüm argümanlar

boyuna dalga için de geçerli olacaktır. Kaynak salınımlarının harmonik olmasına izin verin (bkz. § 27):

burada A, salınımların genliği, dairesel frekansıdır. Daha sonra ortamın tüm parçacıkları aynı frekans ve genlikte, ancak farklı fazlarda harmonik titreşime girecek. Şekil 2'de gösterilen ortamda sinüzoidal bir dalga belirir. 58.

Dalga grafiği (Şekil 58) görünüş olarak grafiğe benzer harmonik titreşim(Şekil 46), ancak esasen farklıdırlar. Salınım grafiği, belirli bir parçacığın yer değiştirmesini zamanın bir fonksiyonu olarak temsil eder. Dalga grafiği, ortamdaki tüm parçacıkların yer değiştirmesinin, salınım kaynağına olan mesafeye bağımlılığını temsil eder. şu anda zaman. Bir dalganın anlık görüntüsü gibidir.

Salınım kaynağından (O parçacığı) y mesafesinde bulunan belirli bir C parçacığını ele alalım. Eğer O parçacığı zaten salınıyorsa, C parçacığının yalnızca salınımların C'ye yayılma süresi, yani dalganın y yolunu kat ettiği süre boyunca hala salınım yaptığı açıktır. O halde C parçacığının titreşim denklemi şu şekilde yazılmalıdır:

Peki dalga yayılma hızı nerede? Daha sonra

Dalga üzerindeki herhangi bir noktanın herhangi bir zamanda yer değiştirmesini belirlememizi sağlayan bağıntıya (23) dalga denklemi denir. X dalga boyunu, dalganın aynı fazdaki en yakın iki noktası arasındaki, örneğin iki bitişik dalga tepesi arasındaki mesafe olarak dikkate alarak, dalga denklemine farklı bir form verebiliriz. Açıkçası, dalga boyu, salınımın belirli bir hızda yayıldığı mesafeye eşittir.

dalganın frekansı nerede. Daha sonra denklemi yerine koyarsak ve dalga denkleminin diğer formlarını elde ettiğimizi hesaba katarsak:

Dalgaların geçişine ortam parçacıklarının titreşimleri eşlik ettiğinden, titreşimlerin enerjisi uzayda dalgayla birlikte hareket eder. Bir dalganın ışına dik bir birim alan boyunca birim zamanda aktardığı enerjiye dalga yoğunluğu (veya enerji akısı yoğunluğu) adı verilir. Dalga yoğunluğu için bir ifade elde ederiz

I(t) = \frac(1)(T)\int\limits_t^(t+T)\left|\vec S(t)\right|dt,

Poynting vektörü nerede $\vec S(t)=\frac(c)(4\pi)\left[\vec E(t)\times\vec B(t)\right],$ (GHS sisteminde), $e$ - tansiyon elektrik alanı, A $B$ - manyetik indüksiyon.

Elektrik alan kuvveti genliğine sahip tek renkli doğrusal polarize bir dalga için $E_0$ yoğunluk şuna eşittir:

$ben = \frac(\epsilon_0cE_0^2)(8\pi).$

Tek renkli dairesel polarize bir dalga için bu değer iki kat daha büyüktür:

$ben = \frac(\epsilon_0cE_0^2)(4\pi).$

Ses yoğunluğu

Ses bir dalgadır mekanik titreşimlerçevre. Ses yoğunluğu genlik ses basıncı değerleri cinsinden ifade edilebilir P ve ortamın titreşim hızı v:

$ben = \frac(pv)(2).$

"Yoğunluk (fizik)" makalesi hakkında bir inceleme yazın

Notlar

Yoğunluğu karakterize eden alıntı (fizik)

Pierre'e, "Eğer bütün Ruslar biraz da olsa sana benziyorsa, bu bir saygısızlıktır, que de faire la guerre a un peuple comme le votre." Fransızlardan o kadar çok şey var ki, onlara karşı hiçbir kötü niyetiniz bile yok.
Ve Pierre artık İtalyan'ın tutkulu aşkını ancak onda heyecan uyandırdığı için hak ediyordu. en iyi taraflar ruhlarına hayran kaldı ve onlara hayran kaldı.
Pierre'in Oryol'da kalışının son döneminde, onu 1807'de locayla tanıştıran eski tanıdığı Mason Kont Villarsky onu görmeye geldi. Villarsky, büyük mülkleri olan zengin bir Rus kadınla evliydi. Oryol ili ve şehirde gıda bölümünde geçici bir yer işgal etti.
Bezukhov'un Orel'de olduğunu öğrenen Villarsky, onunla hiç kısa bir süre tanışmamış olmasına rağmen, insanların genellikle çölde buluştuklarında birbirlerine ifade ettikleri dostluk ve yakınlık ifadeleriyle ona geldi. Villarsky, Orel'de sıkılmıştı ve kendisiyle aynı çevreden ve inandığı gibi aynı ilgi alanlarına sahip biriyle tanışmaktan mutluydu.
Ancak Villarsky çok geçmeden Pierre'in çok geride kaldığını fark ederek şaşırdı. gerçek hayat ve Pierre'i kendisine tanımladığı gibi ilgisizliğe ve bencilliğe düştü.
– evet sen encroutez, mon cher, [Başlıyorsun canım.] - dedi ona. Buna rağmen Villarsky artık Pierre'le eskisinden daha hoştu ve onu her gün ziyaret ediyordu. Şimdi Villarsky'ye bakıp onu dinleyen Pierre için kendisinin de yakın zamanda aynı olduğunu düşünmek tuhaf ve inanılmazdı.
Villarsky evlendi aile babası, karısının mülkü, hizmeti ve ailesiyle ilgili işlerle meşgul. Tüm bu faaliyetlerin yaşamda bir engel olduğuna ve kendisinin ve ailesinin kişisel çıkarlarını hedeflediği için hepsinin aşağılık olduğuna inanıyordu. Askeri, idari, siyasi ve Masonik konular sürekli dikkatini çekiyordu. Ve Pierre, görüşünü değiştirmeye çalışmadan, onu yargılamadan, artık sürekli sessiz, neşeli alaycılığıyla, kendisine çok tanıdık gelen bu tuhaf olguya hayran kaldı.
Villarsky'yle, prensesle, doktorla, şimdi tanıştığı tüm insanlarla ilişkilerinde Pierre'in, ona tüm insanların beğenisini kazandıran yeni bir özelliği vardı: her insanın düşünme, hissetme yeteneğinin tanınması. ve olaylara kendi açısından bak; kelimelerin bir kişiyi caydırmasının imkansızlığının tanınması. Daha önce Pierre'i endişelendiren ve sinirlendiren her insanın bu meşru özelliği, artık onun insanlara gösterdiği katılımın ve ilginin temelini oluşturuyordu. İnsanların hayatlarıyla ve birbirleriyle olan görüşlerinin farklılığı, bazen tamamen çelişkisi Pierre'i memnun etti ve onda alaycı ve nazik bir gülümseme uyandırdı.

Dalga süreci enerjinin yayılmasıyla ilişkilidir (E) uzayda. Bu sürecin niceliksel enerji özelliği enerji akışı(F) -bir dalganın bir yüzeyden aktardığı enerjinin zamana oranı (t),bu transferin yapıldığı yer. Enerji aktarımı eşit şekilde gerçekleşirse, o zaman: Ф = E/t ve genel durumda akış, enerjinin zamana göre türevini temsil eder - Ф = d E / d t. Enerji akışının birimi güç birimi J/s = W ile aynıdır.

Dalga yoğunluğu (veya enerji akısı yoğunluğu) (I) -akış oranıDalga yayılma yönüne dik olarak konumlanan yüzeyin alanına (S) enerji. Enerjiyi dalganın geçtiği yüzeye eşit şekilde dağıtmak için: ben =F/K ve içinde genel durum -ben = dФ / dS. Yoğunluk W/m2 cinsinden ölçülür.

Yoğunluğun fiziksel parametre Birincil düzeyde, etki altında ortaya çıkan fizyolojik duyum derecesini belirler dalga süreci(ses veya ışık gibi).

Uzunluğu olan bir paralelyüz olarak düşünelim ben dalganın yayıldığı ortamın alanı. Dalga hızının yönüne dik olan paralel yüzlü yüzün alanı v , şununla belirtmek S(bkz. Şekil 9) . Hadi tanıştıralım titreşim hareketinin hacimsel enerji yoğunluğu w , birim hacim başına enerji miktarını temsil eden: w = E /V . Zaman içinde T platform aracılığıyla S enerji hacmin çarpımına eşit olarak geçecektir V = ben S =v t S hacimsel enerji yoğunluğuna göre:

E =w v t S.(25)

Formül (25)'in sol ve sağ taraflarını zamana ve alana bölerek dalganın şiddeti ve yayılma hızı ile ilgili bir ifade elde ederiz. Modülü dalganın şiddetine eşit olan ve yönü yayılma yönü ile çakışan bir vektöre denir. Umov vektörü:

. (26)

Formül (26) biraz farklı bir biçimde sunulabilir. Harmonik titreşimlerin enerjisi göz önüne alındığında (bkz. formül (7))
ve kütleyi ifade etmek M maddenin yoğunluğu sayesinde  ve hacim V , elde ettiğimiz hacimsel enerji yoğunluğu için: w =
. Daha sonra formül (26) şu şekli alır:

. (27)

Dolayısıyla, Umov vektörü tarafından belirlenen elastik bir dalganın yoğunluğu, yayılma hızı, parçacık salınımlarının genliğinin karesi ve salınım frekansının karesi ile doğru orantılıdır.

8. Doppler etkisi

Doppler etkisi, bazı alıcılar (gözlemciler) tarafından algılanan dalgaların frekansındaki değişiklikten oluşur. bağıl hız Dalga kaynağının ve gözlemcinin hareketleri.

Kaynak ve alıcı sabit olduğunda (Şekil 10.a), doğal olarak bazı alıcılar tarafından kaydedilen dalgaların frekansı, kaynak tarafından yayılan dalgaların frekansıyla çakışır:  ist =  halkla ilişkiler . Bir kaynak sabit bir alıcıya belirli bir hızla yaklaşırsa v ist, daha sonra hareketi dalganın "sıkışmasına" neden olur - dalga tepeleri arasındaki mesafe azalır - periyot ve dalga boyu azalır  halkla ilişkiler, alıcı tarafından kaydedildi. Algılanan dalga sürecinin frekansında bir artış var:  halkla ilişkiler > ist(bkz. Şekil 10.b).

Bu durumda, yayılan dalgaların frekansı, kaynağın hızı ve sabit bir alıcı cihaz tarafından kaydedilen frekans arasında niceliksel bir ilişki aşağıdaki hususlarla kurulabilir.

Alıcı tarafından algılanan dalga boyu:

 halkla ilişkiler = (v V - v ist ) T ist , (28)

Nerede v V - sabit bir kaynağa göre dalga yayılma hızı, T ist- bu dalgaların periyodu. Böylece alıcıya yaklaşan kaynak için dalga boyu kısalır. Algılanan frekans artışları:

 halkla ilişkiler =
veya  halkla ilişkiler =
 ist . (29)

Kaynağı alıcıdan uzaklaştırırken (Şekil 10.c):

 halkla ilişkiler =
 ist . (30)

Kaynak ve alıcının hareket ettiği genel durum için:

 halkla ilişkiler =
 ist (31)

Formül (30)'un payındaki artı işareti ve paydasındaki eksi işareti kaynak ve alıcının yakınsamasına, zıt işaretler ise karşılıklı mesafelerine karşılık gelir.

A.4. Atmosferde radyasyon transferi

Ana fiziksel özellikler radyasyon alanları – yoğunluk, yoğunluk, akış.

Yoğunluk (parlaklık) radyasyon, birim zaman başına birim katı açıdan birim alan alanına (kaynağın görünür yüzeyinin birim alanından yayılan) dik olarak düşen ışık enerjisi miktarıdır:

Bu ifadede dE– ışık enerjisi miktarı, dS – enerji alma alanı dΩ- radyasyon enerjisinin geldiği katı açı, dt– Radyasyonun çalıştığı zaman aralığı. Katı açının yeterince küçük olduğu ve alanın radyasyon yayılma yönüne dik olduğu varsayılmaktadır.

Genel olarak sözde dikkate almalıyız. spektral yoğunluk - radyasyon dalga boylarının birim aralığı başına yoğunluk ben veya frekanslar ben(burada alt simgeler dalga boyunu veya frekansı gösterir). Tanıma göre yoğunluk, ortamdaki bir noktanın koordinatlarının bir fonksiyonudur. R, yayılma yönü ve zaman (burada açılar şu şekilde tanımlanır: küresel sistem koordinatlar k – birim vektör, radyasyonun yayılma yönünü belirler). Küresel koordinat sistemindeki katı bir açı elemanı için elimizdeki

Parlaklığın yukarıdaki tanımı şu durumlarda anlamlıdır: hakkında konuşuyoruz Radyasyon kaynağı yüzey birimi kavramının oldukça açık olduğu bir yüzey kaynağı hakkında. Hacimsel bir radyasyon kaynağının parlaklığından (gökyüzünün parlaklığı) bahsettiğimiz durumda, böyle bir tanım en azından belirsizdir. Açı ayarlandığında, kaynağın parlaklığının belirli bir mesafede kaydedilen radyasyonun yoğunluğuna sayısal olarak eşit olduğunu gösterelim. dΩ az açısal boyutlar kaynak. Adı geçen açının, radyasyon kaynağının belli bir mesafede bulunan alanını kapsadığını varsayalım. R gözlem noktasından itibaren ve radyasyonun yayılma yönü ile sahanın normali arasındaki açı α'ya eşittir. Daha sonra . Bu ifadeyi yoğunluk tanımına koyarsak, şunu elde ederiz:

belirtildiği yerde, yayılan radyasyonun yayıldığı katı açıdır. Böylece , Genişletilmiş bir kaynağın parlaklığı sayısal olarak bu kaynağın kendisinden belirli bir mesafedeki radyasyon yoğunluğuna eşittir. Bu formülasyonda kaynağın yüzeyinden bahsedilmemektedir, bu nedenle açıkça tanımlanmış bir yayma yüzeyine sahip olmayan kaynaklara da uygulanabilir; örneğin böyle hacimsel bir dağınık ışık kaynağına. güneş radyasyonu atmosfer gibi. Bu durumda, elbette, kaynaktan gözlem noktasına giden yolda ortamın radyasyona ek bir zayıflama getirmediği varsayılmaktadır.

Hacim radyasyon yoğunluğuρ ortamın birim hacmi başına ışık enerjisi miktarıdır. Işık hızında yayılıyor C, radyasyon BEN yönde k zamanla dt hacmi kaplar dV= cdtdS ve hacme giren enerji dE=IdSdΩdt. Burada ds- ilkokul sitesi, yöne dik radyasyonun yayılması. Dolayısıyla değere katkı ρ gelen radyasyondan dΩ yönde k, eşittir

Toplam radyasyon yoğunluğu, farklı yönlerden gelen bireysel katkıların toplanmasıyla elde edilir:

Eğer BEN yöne bağlı değildir, radyasyonun izotrop olduğu söylenir. Daha sonra

Örneğin, toplu yoğunluk siyah cisim radyasyonu

ve yoğunluk.

Radyasyon akışı seçilen bir alana birim zamanda her yönden gelen ışık enerjisi miktarıdır. Birim alandan geçen akışa denir akı yoğunluğu. Yönüne göre közellikle enerji, temel katı açıda birim alana düşer

Bu nedenle akı yoğunluğu şuna eşit olacaktır:

Site üzerinden akış değerini elde etmek için keyfi alan verilen ifadenin bu alan üzerinde entegre edilmesi gerekir. Burada eksenin olduğu varsayılmaktadır. z Koordinat sistemi sahanın normal yönü ile çakışmaktadır N. Daha sonra radyasyonun yönelimine bağımlılık k siteyle ilgili olarak açılarda “gizlidir” ve φ yönü tanımlayan küresel koordinat sistemi k.

Akı yoğunluğu ifadesi aşağıdaki şekilde de yeniden yazılabilir: N =H + -H - Nerede,

Burada, üst ve alt yarım kürelerden platforma düşen akışlar halinde bir ayrım yapılır (platform yatay olarak yönlendirilmişse). Eğer BEN yöne bağlı değilse, bu tür akılar eşittir ve toplam akı yoğunluğu sıfırdır. Üst yarımküreden gelen akı yoğunluğu H+ ayrıca denir aydınlatma(Üst yarımküreden birim zamanda birim alanın yatay alanına düşen radyasyon enerjisi miktarı).