Образцы решения задач. 1. Найдите освещенность на поверхности Земли вызываемую нормально падающими световыми лучами

1. Найдите освещенность на поверхности Земли вызываемую нормально падающими световыми лучами. Яркость Солнца .

Дано: Решение:

, , где ,

.

. - телесный угол Солнца с Земли,

Найти:

.

2. На лист белой бумаги размером нормально к поверхности падает световой поток . Принимая коэффициент рассеяния бумажного листа , определите для него: освещенность , светимость(S), яркость(L).

Дано: Решение:

, ,

, ,

. ,

Найти: ,

,

,

Вопросы и задачи для самостоятельной работы

Вопросы

1. Когда небо ниже Земли бывает?

2. Дайте определение освещенности. Запишите законы освещенности. Назовите некоторые числа для освещенности из СНиП.

3. Что такое яркость? Как понятие «яркость» используется в задачах строительной физики?

4. Что такое коэффициент естественного освещения? Значение к.е.о. нормируется в СНиП. Назовите некоторые числа к.е.о. из СНиП.

5. В Череповце в июне после захода солнца за горизонт еще 2-3 часа достаточно светло (белые ночи). Как это можно объяснить? Какого цвета небо в белые ночи: желто-красное, голубое?

6. Что такое визуальная и энергетическая фотометрия? Эквивалентны ли они?

7. Что такое телесный угол? Единицы его измерения.

8. Назовите единицы, принятые в визуальной фотометрии: световой поток, освещенность, сила света. Как они связаны между собой?

9. Чистый стеклянный баллон электролампы накаливания после включения быстро становится горячим. Почему?

10. Поясните физический смысл к.е.о. Его геометрическая интерпретация.

11. Освещенность предметов на земной поверхности может оказаться большей, чем в случае прямого падения солнечных лучей. Как это можно объяснить?

12. Подумайте, насколько важно при установлении законов фотометрии знание, что такое свет:

а) электромагнитные волны;

б) поток фотонов;

в) или еще что-то.

Задачи

4.1. Яркость безоблачного неба в солнечный летний день равна . Оцените освещенность, которая возникает на открытой поверхности Земли в месте, куда не попадают прямые лучи Солнца.

4.2. Как изменятся ваши рассуждения, если говорить об освещенности предметов при ярком безоблачном небе в зимний день, например в декабре или в январе: в степи; в горах. Яркость снега, освещенного Солнцем, .

4.3. Яркость безоблачного неба в солнечный летний день равна . Оцените освещенность, которая возникает на поверхности Земли у стены высотного здания. Считайте, что стена здания характеризуется коэффициентом поглощения света α = 1. Как изменится ваш ответ, если коэффициент поглощения α = 0,4. Дайте приблизительную оценку.

4.4. Электролампочка накаливания, потребляющая мощность 40 Вт, дает световой поток 380 лм. 40 % этого потока направлено на поверхность 5 м². Оцените среднюю освещенность поверхности.

4.5. Какова сила света в канделах для 25-ваттой лампочки накаливания? Какова сила света в канделах для 25-ваттой люминесцентной лампы?

4.6. На лист белой чертежной бумаги падают лучи от лампочки, сила света которой равна 100 св. Определите освещенность , светимость и яркость листа бумаги в точке, находящейся на расстоянии 1,5 м от лампочки, если лучи падают на бумагу перпендикулярно, коэффициент отражения 0,75.

4.7. Вычислите световой поток и силу света , испускаемые шаром, если средняя яркость его внешней поверхности , а диаметр шара .

4.8. Внутри шара из молочного стекла, диаметр которого , помещена лампа накаливания мощностью 200 Вт, работающая при напряжении 220 В, световой поток такой лампы . Определите яркость внешней поверхности шара, если 25% всего потока источника поглощается в стекле.

4.9. Шаровой светильник из молочного стекла, диаметром , при использовании лампы накаливания мощностью 200 Вт, работающей при напряжении 220 В, имеет яркость , световой поток лампы . Найдите КПД светильника.

4.10. Лампа подвешена над столом на высоте 80 см. Освещенность стола в точке под лампой вдвое превышает наиболее благоприятную для чтения освещенность. На каком расстоянии от этой точки по поверхности стола создается нормальная освещенность? Лампу считать точечным источником света.

4.11. Люминесцентная лампа мощностью 20 Вт имеет световую отдачу белого света . Какой мощности надо взять лампу накаливания на напряжение 127 В и 220 В для получения того же светового потока? Во сколько раз люминесцентная лампа будет экономичней лампы накаливания? Потери мощности в дросселе 20 %.

4.12. На экран площадью 3м² (рассеивающий свет с коэффициентом отражения 0,8) падает световой поток 150 лм. Определите светимость и яркость экрана.

4.13. Какой кривой светораспределения (индикатрисой) должна обладать лампа, чтобы давать равномерную освещенность на плоскости стола, над которым она подвешена, а также световой поток, падающий на стол, если ?

4.14. Согласно стандарту лампа мощностью 100 Вт при напряжении 220 В должна давать световой поток 1275 лм. Определите ее удельную мощность (число ватт на канделу), принимая во внимание, что 40 % светового потока лампы падает на поверхность 5 м². Определите среднюю освещенность.

4.15. Точечный источник света находится над поверхностью стола радиусом R. На какую высоту H над поверхностью стола необходимо поднять источник света с тем, чтобы освещенность края стола была максимальной?

4.16. Над серединой круглого стола радиусом R на высоте H от его поверхности висит лампа силой света I . Определите: среднюю освещенность стола; во сколько раз средняя освещенность меньше максимальной; кривую светораспределения (индикатрису) лампы, при которой освещенность по поверхности стола постоянна.

4.17. В центре квадратной комнаты висит лампа. Считая лампу точечным источником света, найдите, на какой высоте от пола должна висеть лампа, чтобы освещенность в углах была максимальной.

4.18. Яркость граней светящегося куба одинакова и равна , ребро куба 20 см. В каком направлении сила света куба максимальна и чему она равна?

4.19. Освещенность поверхности Земли в точке нормального падения лучей . Полагая, что излучение Солнца подчиняется закону Ламберта, и пренебрегая поглощением света в атмосфере, определите яркость Солнца и среднюю освещенность Земли. Расстояние от Солнца до Земли , диаметр Солнца , коэффициент отражения земной поверхности .