science >> Wetenschap >  >> Fysica

Hoe voetkaars berekenen

Een voetkaars is een meeteenheid die wordt gebruikt om de intensiteit van het licht uit te lichten dat een bepaald gebied verlicht, ook wel verlichtingssterkte genoemd. Eén voetkaars is de intensiteit van een lichtbron met 1 kaars op een afstand van één voet. Een voetkaars wordt berekend door rekening te houden met de kracht van de lichtbron, ook bekend als luminantie, en de afstand tot het verlichte punt. Deze maateenheid wordt over het algemeen alleen gebruikt in de Verenigde Staten en is elders vervangen door de SI-meeteenheid "lux", equivalent aan één lumen per vierkante meter.

Construeer de formule voor lichtintensiteit in de eenheden noodzakelijk om te resulteren in een eindmeting in voetkaarsen. Neem hiervoor aan dat de lichtbron in elke richting hetzelfde vermogen uitstraalt vanuit een enkel punt. Daarom krijgt elk punt op dezelfde afstand van de lichtbron een gelijke hoeveelheid lichtintensiteit. Dit is hetzelfde als zeggen dat elk gebied op het binnenoppervlak van een bol gecentreerd op de lichtbron een equivalente hoeveelheid lichtintensiteit ontvangt (in vermogen per gebied). Naarmate de afstand tot de lichtbron toeneemt, neemt het inwendige oppervlak van deze bol toe, maar de kracht van de lichtbron is ongewijzigd. Dit leidt zowel tot het idee van gezond verstand dat de luminescerende intensiteit van een licht afneemt met de afstand en een exacte wiskundige formule voor hoe snel het doet.

 Lichtintensiteit = lichtbronoutput /gebied 

Omdat bij een bepaalde afstand die de helderheid van de lichtbron verspreidt over het oppervlak van een bol gecentreerd op de lichtbron, met een straal gelijk aan de afstand tot de lichtbron, kunt u de algemene oppervlaktetermijn vervangen door de formule voor het oppervlak van een bol:

 Lichtintensiteit = Lichtbron Uitgang /(4 * π * Afstand ^ 2) 

Gebruik ten slotte de benodigde maateenheden om te resulteren in een lichtintensiteit gemeten in voetkaarsen:

 Lichtintensiteit (ft-c) = Lichtbron Uitgang (c) /(4 * π * afstand (ft) ^ 2) 

Converteer de eenheden van willekeurige hoeveelheden naar de gewenste maateenheden. Als een bepaald probleem hoeveelheden bevat voor lichtbronhelderheid of voor afstand (onze twee onafhankelijke variabelen), niet gemeten in candlepower of feet, moet u ze converteren om een ​​eenheid voetkaarsen in het eindresultaat te krijgen. Hier zijn enkele veel voorkomende conversies per eenheid die van toepassing kunnen zijn:

1 candlepower = ~ 12.57 lumen 1 candlepower = ~ 0.981 candela

1 foot = ~ 0.3048 meter 1 foot = 1/3 yard 1 foot = 12 inches

Steek de gegeven hoeveelheden in de formule en gebruik algebra om op te lossen voor de onbekende variabele. Zodra het uitgangsvermogen of de helderheid van de lichtbron bekend is, resulteert het delen door 4π en de afstand in het kwadraat in het verlichtingsvermogen van de lichtbron op die afstand in voetkaarsen.

Tip

Na het oplossen van de verlichtingssterkte op één afstand, betekent de inverse kwadratische relatie tussen afstand en verlichtingssterkte dat op twee keer deze afstand de verlichtingssterkte met een factor vier wordt verminderd, driemaal de afstand met een factor negen, en dus on.

Waarschuwing

Wees voorzichtig met de gegevens van de fabrikant over het wattage van de lichtbron bij het proberen om de voetkaarsverlichting op een bepaalde afstand van een lichtbron te berekenen. Dit kan een maat zijn voor het ingangsvermogen van het licht in plaats van de uitgangsluminantie.