Aydınlanma

Carissa · 10 Şub 2024

Işık şiddeti (I): Bir ışık kaynağının 1 saniyede yaydığı ışık enerjisinin bir ölçüsüdür. Birimi Candela (Kandela) dır ve cd ile gösterilir. Bir ışık kaynağının ışık şiddeti yanında ışık akısından da bahsedilir.

Işık akısı (Φ): Işık kaynağından çıkan ışın miktarıdır. Birimi lümendir ve lm ile gösterilir. 1 lümen (Im), ışık şiddeti 1 cd olan noktasal bir kaynaktan 1 m uzakta ve 1m2 lik dik yüzeye gelen ışık akısıdır. Bir yüzeyin, noktasal kaynaktan her doğrultuda yayılan ışınlara dik olabilmesi için ışık kaynağının bir kürenin merkezinde olması gerekir.

Yarıçapı r olan kürenin yüzey alanı A = 4.π.r2 dir. Bu küre yüzeyinin merkezinde 1 cd’lik ışık kaynağı bulunması halinde
yüzeyindeki ışık akısı 4π lümendir.

Kürenin merkezindeki kaynağın ışık şiddeti olduğunda ise kaynağın yayacağı toplam ışık akısının büyüklüğü

Φ = 4.π.I lümendir.

Projeksiyonda ışık kaynağının gücü ne kadar büyük olursa ekran üzerindeki görüntünün parlaklığı aynı oranda artar. Benzer şekilde bu cihazlarda kullanılan objektifin açıklığı artırılırsa ekran üzerindeki parlaklık artar. Bu da yüzeye düşen ışık şiddetini artırır. Çok parlak ışık kaynaklarının birim zamanda yaydığı ışık enerjileri az parlak olan ışık kaynaklarına göre daha fazladır. Işınların yüzeyi aydınlatması, yüzeye dik olarak düşen ışığa ve kaynağın yüzeye yakınlığına bağlıdır. Birim yüzeye dik olarak düşen ışık akısına aydınlanma şiddeti denir.

Işık kaynağından çıkan ışınlar, birbirine paralel ise geçtikleri eşit alanlı yüzeylerde eşit aydınlanma sağlar. Spot lambalar, el fenerleri bunlara örnektir. Güneş, bizim hem enerji hem de ışık kaynağımızdır. Dünya’ya diğer yıldızlardan çok daha yakın olması sonucu Dünya’nın aydınlanması tamamen Güneş tarafından sağlanmaktadır. Dünya, diğer yıldızlara çok uzak olduğu için Dünya’daki aydınlatma şiddeti daha azdır.

Birim yüzeye dik olarak düşen ışık akısına aydınlanma şiddeti denir. Birimi Lüks tür ve E ile gösterilir.

Formülden anlaşılacağı üzere aydınlanma şiddeti ışık akısıyla doğru orantılıdır.

Işık demeti önüne Şekil I deki gibi bir yüzey konulduğunda ışın demeti bu yüzeye dik olur. Yüzeyden geçen ışık akısı Φ dir. Işın demeti yüzeye dik olduğundan ışık akısı maksimumdur.

Şekil l deki yüzey Şekil II deki gibi eğik hale getirildiğinde yüzeyden geçen ışık akısı azalmış olur. Yüzeyden geçen ışık akısı Φ den küçük olur. Şekil III teki gibi yüzey, ışık demetine paralel hale getirildiğinde yüzeye ışık çarpmadığından ışık akısı sıfır olur.

Yukarıda verilen I, II, III durumlarından I. sinde yüzeydeki aydınlanma en büyük olurken, III. yüzeyde aydınlanma sıfır olur. Buradan çıkan sonuç; Bir yüzeydeki aydınlanma şiddeti; Işınların yüzeyin normali ile yaptığı açıya bağlıdır. Işık ışınlarının yüzeyin normali ile yaptığı açı büyüdükçe aydınlanma şiddeti azalmaktadır.

I, 2I ve 3I şiddetli ışık kaynaklarının aynı uzaklıktaki yüzeylerde oluşturduğu aydınlanma şiddetleri sırasıyla E, 2E ve 3E olur. Bu nedenle aydınlanma şiddeti ışık kaynağının şiddetiyle doğru orantılıdır.

Şekil b de büyüklükleri verilen yüzeyler kaynaktan d, 2d ve 3d uzaklığa konulduğunda yüzeydeki ışık akıları eşit olmasına rağmen aydınlanmalar sırasıyla

E, E/4 ve E/9 olur.

Bu nedenle aydınlanma kaynağın aydınlattığı noktaya olan uzaklığının karesiyle ters orantılıdır.

Linkleri görebilmek için Turkmmo Forumuna ÜYE olmanız gerekmektedir.