Coeficientul de reflexie este egal cu fluxul luminos. Termeni și definiții. Măsurarea reflectanței integrale a luminii
Coeficienți de reflexie de tensiune și curent. Valuri calatorii, in picioare si mixte
Pentru a estima relația dintre undele incidente și reflectate ale tensiunilor și curenților, introducem conceptele coeficienții de reflexie a tensiunii N_u =U_() /Ts_pȘi curent =/() //„, unde indicii „p” și „o” denotă undele incidente și reflectate. Omitând detaliile, să rescriem acești coeficienți în termeni de rezistență...(TEORIA CIRCUITULUI ELECTRIC)
Coeficientul de reflexie al liniei. Determinarea constantelor de integrare.
Distribuția curenților și tensiunilor într-o linie lungă este determinată nu numai de parametrii de undă, care caracterizează proprietățile proprii ale liniei și nu depind de proprietățile secțiunilor de circuit exterioare liniei, ci și de coeficientul de reflexie al liniei, care depinde de gradul de potrivire a liniei cu sarcina....(TEORIA CIRCUITULUI ELECTRIC)
Valori ale coeficientului de utilizare a fluxului luminos al lămpilor cu lămpi incandescente la diferite valori ale coeficienților de reflexie p suprafețelor încăperii
Coeficient de reflexie Tip lampă U, UPM, PU Ge, GPM Gs, GsU 1 * V4A-200 fără reflector Rpt 0,3; 0,5; 0,7 0,3; 0,5; 0,7 0,3; 0,5; 0,7 0,3; 0,5; 0,7 0,3; 0,5; 0,7 Рst 0,1; 0,3; 0,5; 0,1,; 0,3; 0,5 0,1; 0,3; 0,5 0,1; 0,3; 0,5 0,1; 0,3; 0,5 Рп 0,1; 0,1; 0,3 0,1; 0,1; 0,3 0,1; 0,1; 0,3 o o o i" o o...(SIGURANȚA VIEȚII: PROIECTAREA ȘI CALCULUL MIJLOCURILOR DE SIGURANȚĂ)
|
Culoare |
ρ |
Culoare |
ρ |
Culoare |
ρ |
Culoare |
ρ |
|
Verde deschis |
Gri deschis |
Albastru deschis | |||||
|
Lumină galbenă |
Verde mediu |
Gri mediu |
Albastru inchis | ||||
|
Galben mediu |
Verde inchis |
Gri închis |
Maro închis | ||||
Valorile reflectanței unor suprafețe specifice sunt date în tabel. 5.
Datorită faptului că obiectele cu luminozitate diferită pot cădea în câmpul vizual, conceptul de luminozitate adaptivă (B A ), care este înțeles ca luminozitatea la care analizorul vizual este adaptat (reglat) la un moment dat. Aproximativ, putem presupune că pentru imaginile cu contrast direct luminozitatea de adaptare este egală cu luminozitatea fundalului, iar pentru imaginile cu contrast invers este egală cu luminozitatea obiectului. Gama de sensibilitate a analizorului vizual este foarte larg: de la 10 -6 la 10 6 cd/m 2 . Cele mai bune condiții de funcționare corespund nivelurilor de luminozitate adaptive care variază de la câteva zeci la câteva sute cd/m 2 .
Tabelul 5
Valorile de reflexie ale unor suprafețe
|
Suprafaţă |
ρ |
Suprafaţă |
ρ |
|
Oțel lustruit |
Hârtie albă subțire | ||
|
Alb de fier |
Hârtia Whatman | ||
|
Molibden |
Plumb alb | ||
|
Aluminiu lustruit |
Văruire cu zinc | ||
|
Aluminiu periat |
Placă de faianță albă | ||
|
Oglinda aluminizata |
Tigla alba | ||
|
Alama mata |
Marmură albă | ||
|
Alama lustruita |
Caramida alba | ||
|
Caramida galbena | |||
|
caramida rosie | |||
|
Pahar de lapte (2-3 mm) |
Geam de sticla | ||
|
Email porțelan alb | |||
|
Catifea neagră |
Vopsea cu clei alb |
Trebuie avut în vedere faptul că asigurarea valorii de contrast cerută este doar o condiție necesară, dar încă nu suficientă pentru vizibilitatea normală a obiectelor. De asemenea, trebuie să știți cum este perceput acest contrast în condiții date. Pentru a evalua percepția vizuală a obiectelor, este introdus conceptul contrastul de prag :
Unde B de atunci - diferența de luminozitate prag, adică diferența minimă de luminozitate a obiectului și a fundalului, care este încă detectabilă cu ochiul. Astfel, valoarea LA de atunci determinat de pragul de discriminare diferenţială. Pentru a obține un prag de discriminare operațional optim, este necesar ca diferența reală de luminozitate dintre obiect și fundal să fie de 10 - 15 ori mai mare decât pragul. Aceasta înseamnă că pentru vizibilitate normală, valoarea contrastului calculată folosind formulele (1) trebuie să fie mai mare decât valoarea LA de atunci de 10-15 ori. Astfel, raportul dintre valoarea contrastului obiectului observat și valoarea acestuia (caracteristică capacității ochiului de a percepe obiectul) se numește vizibilitate :
. (4)
Valoarea contrastului de prag depinde de luminozitatea fundalului și de dimensiunile unghiulare α despre observarea obiectelor. Trebuie remarcat faptul că obiectele mai mari sunt vizibile la contraste mai mici și că pe măsură ce luminozitatea crește, contrastul de prag necesar scade.
Pentru o estimare aproximativă a mărimii contrastului direct al pragului, lucrarea propune o formulă empirică:
,
(5)
Unde: α despre – dimensiunea unghiulară (măsurată în minute de arc) a obiectului observat (vezi Fig. 4 de mai jos). Coeficienți funcționali φ 1 (α despre ) Și φ 2 (α despre ) depinde de dimensiunea unghiulară a obiectului observat și de luminozitatea fundalului:
;
(5 1)
Pentru 0,01 ≤ B f ≤ 10 – k φ1 = 75;
;
(5 2)
Pentru B f > 10 – k φ1 = 122;
;
(5 3)
k φ2 = 0,333; ξ = 3,333; p 0 = –0,096, p 1 = –0,111, p 2 = 3,55∙10 – 3 , p 3 = –4,83∙10 – 5 , p 4 = 1,634∙10 – 7 ; q 0 = 2,345∙10 – 5 , q 1 = –0,034, q 2 = 1,32∙10 – 3 , q 3 = –2,053∙10 – 5 , q 4 = 7,334∙10 – 4 .
Formulele (5 1) – (5 3) au fost obținute ca urmare a aproximării valorilor tabulate ale coeficienților funcționali φ 1 (α despre ) Și φ 2 (α despre ) , dat în .
Pentru a estima valoarea contrastului de prag invers pentru 1′ ≤ α despre ≤ 16′ se propune o aproximare a unei alte formule empirice:
,
(6)
Unde: r 0 = –0,51, r 1 = -0,151, r 2 = 3,818∙10 –3 , r 3 = –3,94∙10 –5 , r 4 = –1,606∙10 –7 , r 5 = 2,095∙10 –10 .
Când dimensiunile unghiulare ale obiectelor observate depășesc 16 minute arc ( α despre > 16′), puteți folosi formula:
, (6′)
Unde K por (16′) – valoarea pragului de contrast, calculată conform formulei (6) pt α despre = 16′ .
Relația dintre dimensiunile unghiulare și liniare ale obiectelor observate pentru cazul general este ilustrată în Fig. 4, unde: l despre – dimensiunea liniară a obiectului observat; l X Și l y – distanțele de la punctul de observare (locația ochiului uman) până la centrul obiectului observat, luate orizontal, respectiv vertical; β despre – unghiul de abatere a planului obiectului observat față de orizontală. Cantitati l despre ,l X ,l y Și β despre determinate de caracteristicile și organizarea unui anumit loc de muncă. Restul indicat în Fig. 4 cantitati sunt auxiliare: l emb. – distanta directa de la punctul de observatie la centrul obiectului observat; h emb. – distanta normala de la punctul de observatie la planul obiectului observat; β emb. – unghiul de vedere raportat la planul obiectului observat; α 1 Și α 2 – unghiuri auxiliare.
Orez. 4. Conexiune la colț ( α ) și liniară ( l O) dimensiunile obiectelor observate
Geometria desenului din Fig. 4 definește următoarele expresii pentru mărimile auxiliare:
;
;
(7)
;
(8)
și, prin urmare, dimensiunea unghiulară a obiectului observat poate fi definită ca:
α despre = α 2 – α 1 . (9)
Cantitatea de iluminare exterioară are o mare influență asupra condițiilor de vizibilitate ale obiectelor. Cu toate acestea, acest efect va fi diferit atunci când lucrați cu imagini care au contrast înainte sau invers. Creșterea iluminării cu contrast direct duce la îmbunătățirea condițiilor de vizibilitate (valoare LA etc crește) și, invers, cu contrastul opus - la o deteriorare a vizibilității (magnitudinea LA despre scade).
Odată cu creșterea iluminării valoarea LA etc crește deoarece luminozitatea fundalului crește mai mult decât luminozitatea obiectului (reflexia fundalului este mai mare decât reflectanța obiectului). Magnitudinea LA despre în același timp scade, deoarece luminozitatea obiectului practic nu se schimbă (obiectul strălucește), iar luminozitatea fundalului crește.
În multe cazuri, câmpul vizual al operatorului poate include semnale luminoase de intensități diferite. În același timp, obiectele excesiv de luminoase pot provoca o stare nedorită a organelor vizuale - orbire. Elementele cu luminozitate ridicată au un impact negativ deosebit de puternic asupra funcționării organelor vizuale, care pot fi părți excesiv de luminoase ale lămpilor (de exemplu, filamentul lămpilor cu incandescență) sau alte surse de lumină - acțiune directă, precum și reflexiile lor în oglindă. - acţiune reflectată. Luminozitatea orbitoare este determinată de mărimea și luminozitatea suprafeței luminoase, precum și de nivelul de luminozitate al adaptării organelor vizuale. Nivelurile minime de luminozitate care încep să provoace strălucire pot fi aproximativ determinate de formula empirică:
, (10)
Unde Ω societate în comun – unghi solid de observare a suprafeței luminoase de către operator (în steradiani), a cărui valoare poate fi determinată aproximativ ca raport dintre aria suprafeței luminoase și pătratul distanței de la această suprafață la organele de viziune.
Trebuie avut în vedere faptul că nivelurile reale de luminozitate ale obiectelor observate ar trebui evaluate folosind formulele (2) și (3), iar folosind formula (10) numai nivelurile reale de luminozitate pot fi verificate pentru apariția unui efect orbitor. Pentru percepția normală a luminozității obiectelor observate, este necesar ca următoarea inegalitate să fie satisfăcută:
B societate în comun < B societate în comun min , (11)
Unde B societate în comun – luminozitatea suprafeței orbitoare, determinată prin formulele (2) – (3).
Astfel, pentru a crea condiții optime pentru percepția vizuală, este necesar nu numai să se asigure nivelul necesar de luminozitate și contrast al semnalelor luminoase percepute, ci și să se elimine distribuția excesivă inegală a luminozității în câmpul vizual. În cazurile în care este imposibil să utilizați formula (9), puteți utiliza datele din tabel. 6 sau considerați acceptabilă distribuția neuniformă a nivelurilor de luminozitate în câmpul vizual dacă diferența lor nu depășește 1 din 30.
Tabelul 6
Transmisie
coeficient de reflexie
Și coeficient de absorbție
Coeficienții t, r și a depind de proprietățile corpului însuși și de lungimea de undă a radiației incidente. Dependența spectrală, adică dependența coeficienților de lungimea de undă determină culoarea atât a corpurilor transparente, cât și a celor opace (t = 0).
Conform legii conservării energiei
F neg + F absorb + F pr = . (8)
Împărțind ambele părți ale egalității la , obținem:
r + a +t = 1. (9)
Se numește un corp pentru care r=0, t=0, a=1 absolut negru .
Un corp complet negru la orice temperatură absoarbe complet toată energia radiației de orice lungime de undă incidentă pe el. Toate corpurile reale nu sunt complet negre. Cu toate acestea, unele dintre ele, în anumite intervale de lungimi de undă, sunt apropiate în proprietățile lor de un corp absolut negru. De exemplu, în intervalul de lungimi de undă a luminii vizibile, coeficienții de absorbție ai funinginei, negru platină și catifea neagră diferă puțin de unitate. Cel mai perfect model al unui corp absolut negru poate fi o mică gaură într-o cavitate închisă. Evident, acest model este mai apropiat ca caracteristici de un corp negru, cu atât este mai mare raportul dintre suprafața cavității și zona găurii (Fig. 1).
Caracteristica spectrală a absorbției undelor electromagnetice de către un corp este coeficientul de absorbție spectrală a l este o cantitate determinată de raportul dintre fluxul de radiații absorbit de corp într-un interval spectral mic (de la l la l + d l) la fluxul de radiație incident pe acesta în același interval spectral:
.
(10)
Abilitățile de emisie și de absorbție ale unui corp opac sunt interdependente. Raportul dintre densitatea spectrală a luminozității energetice a radiației de echilibru a unui corp și coeficientul său de absorbție spectrală nu depinde de natura corpului; pentru toate corpurile este o funcție universală a lungimii de undă și a temperaturii ( legea lui Kirchhoff ):
. (11)
Pentru un corp absolut negru a l = 1. Prin urmare, din legea lui Kirchhoff rezultă că Pe mine, l = , adică Funcția universală Kirchhoff reprezintă densitatea spectrală a luminozității energetice a unui corp absolut negru.
Astfel, conform legii lui Kirchhoff, pentru toate corpurile raportul dintre densitatea spectrală a luminozității energetice și coeficientul de absorbție spectrală este egal cu densitatea spectrală a luminozității energetice a unui corp absolut negru la aceleași valori. Tși eu.
Din legea lui Kirchhoff rezultă că densitatea spectrală a luminozității energetice a oricărui corp din orice regiune a spectrului este întotdeauna mai mică decât densitatea spectrală a luminozității energetice a unui corp absolut negru (la aceleași valori de lungime de undă și temperatură) . În plus, din această lege rezultă că, dacă un corp la o anumită temperatură nu absoarbe unde electromagnetice în intervalul de la l la l + d l, atunci nu le emite în acest interval de lungime la o temperatură dată.
Forma analitică a funcției pentru un corp absolut negru
a fost stabilit de Planck pe baza conceptelor cuantice despre natura radiațiilor:
(12)
Spectrul de emisie al unui corp complet negru are un maxim caracteristic (Fig. 2), care se deplasează către regiunea cu lungime de undă mai scurtă odată cu creșterea temperaturii (Fig. 3). Poziția densității spectrale maxime a luminozității energetice poate fi determinată din expresia (12) în mod obișnuit, prin echivalarea primei derivate cu zero:
. (13)
Notând , obținem:
X – 5 ( – 1) = 0. (14)
Orez. 2 Fig. 3
Rezolvarea acestei ecuații transcendentale dă numeric
X = 4, 965.
Prin urmare,
, (15)
= = b 1 = 2,898 m K, (16)
Astfel, funcția atinge un maxim la o lungime de undă invers proporțională cu temperatura termodinamică a unui corp negru ( Prima lege a lui Wien ).
Din legea lui Wien rezultă că la temperaturi scăzute sunt emise predominant unde electromagnetice lungi (infraroșii). Pe măsură ce temperatura crește, proporția de radiație în regiunea vizibilă a spectrului crește, iar corpul începe să strălucească. Odată cu o creștere suplimentară a temperaturii, luminozitatea strălucirii sale crește și culoarea se schimbă. Prin urmare, culoarea radiației poate servi ca o caracteristică a temperaturii radiației. Dependența aproximativă a culorii strălucirii unui corp de temperatura acestuia este dată în tabel. 1.
tabelul 1
Prima lege a lui Wien se mai numește legea deplasării , subliniind astfel că, odată cu creșterea temperaturii, densitatea spectrală maximă a luminozității energetice se deplasează către lungimi de undă mai scurte.
Înlocuind formula (17) în expresia (12), este ușor de arătat că valoarea maximă a funcției este proporțională cu puterea a cincea a temperaturii termodinamice a corpului ( A doua lege a lui Wien ):
Luminozitatea energetică a unui corp absolut negru poate fi găsită din expresia (12) prin simpla integrare pe lungimea de undă
(18)
unde este constanta Planck redusă,
Luminozitatea energetică a unui corp absolut negru este proporțională cu puterea a patra a temperaturii sale termodinamice. Această prevedere se numește Legea Stefan-Boltzmann , iar coeficientul de proporționalitate s = 5,67×10 -8 – constanta Stefan–Boltzmann.
Un corp complet negru este o idealizare a corpurilor reale. Corpurile reale emit radiații al căror spectru nu este descris de formula lui Planck. Luminozitatea lor energetică, pe lângă temperatură, depinde de natura corpului și de starea suprafeței acestuia. Acești factori pot fi luați în considerare dacă în formula (19) se introduce un coeficient care să arate de câte ori luminozitatea energetică a unui corp absolut negru la o anumită temperatură este mai mare decât luminozitatea energetică a unui corp real la aceeași temperatură.
de unde sau (21)
Pentru toate corpurile reale<1 и зависит как от природы тела и состояния его поверхности, так и от температуры. В частности, для вольфрамовых нитей электроламп накаливания зависимость от T are forma prezentată în fig. 4.
Măsurarea energiei radiațiilor și a temperaturii unui cuptor electric se bazează pe efect Seebeck, care constă în apariția unei forțe electromotoare într-un circuit electric format din mai mulți conductori diferiți, ale căror contacte au temperaturi diferite.
Se formează doi conductori diferiți termocuplu , iar termocuplurile conectate în serie sunt un termocuplu. Dacă contactele (de obicei, joncțiunile) conductoarelor sunt la temperaturi diferite, atunci într-un circuit închis care include termocupluri, apare un termoEMF, a cărui mărime este determinată în mod unic de diferența de temperatură dintre contactele calde și reci, numărul de termocupluri conectate. în serie şi natura materialelor conductoare.
Mărimea termoEMF care apare în circuit din cauza energiei radiației incidente pe joncțiunile coloanei termice este măsurată cu un milivoltmetru plasat pe panoul frontal al dispozitivului de măsurare. Scara acestui dispozitiv este gradată în milivolți.
Temperatura unui corp negru (cuptor) este măsurată cu ajutorul unui termometru termoelectric format dintr-un singur termocuplu. EMF-ul său este măsurat de un milivoltmetru, situat și pe panoul frontal al dispozitivului de măsurare și calibrat în °C.
Notă. Milivoltmetrul înregistrează diferența de temperatură dintre joncțiunile calde și reci ale termocuplului, așa că pentru a obține temperatura cuptorului, trebuie să adăugați temperatura camerei la citirea dispozitivului.
În această lucrare, se măsoară termoEMF a unui termocuplu, a cărui valoare este proporțională cu energia cheltuită pentru încălzirea unuia dintre contactele fiecărui termocuplu al coloanei și, în consecință, luminozitatea energetică (la intervale de timp egale între măsurători și o zonă de emițător constantă):
Unde b– coeficientul de proporționalitate.
Echivalând părțile din dreapta ale egalităților (19) și (22), obținem:
s× T 4 =b×e,
Unde Cu– valoare constantă.
Concomitent cu măsurarea termoEMF a termocoloanei, se măsoară diferența de temperatură Δ t joncțiunile calde și reci ale unui termocuplu plasate într-un cuptor electric și determină temperatura cuptorului.
Folosind valorile obținute experimental ale temperaturii unui corp complet negru (cuptor) și valorile termoEMF corespunzătoare ale termocoloanei, determinați valoarea coeficientului proporțional cu
sti Cu, care ar trebui să fie la fel în toate experimentele. Apoi trasează dependența c= f(T), care ar trebui să arate ca o linie dreaptă paralelă cu axa temperaturii.
Astfel, în munca de laborator se stabilește natura dependenței luminozității energetice a unui corp absolut negru de temperatura acestuia, adică. Se verifică legea Stefan–Boltzmann.
Acoperire cu emisivitate scăzută: O acoperire, atunci când este aplicată pe sticlă, caracteristicile termice ale sticlei sunt îmbunătățite semnificativ (rezistența la transferul de căldură a geamului cu o acoperire cu emisivitate scăzută crește, iar coeficientul de transfer de căldură scade).
Strat de protecție solară
Strat de control solar: Un strat care, atunci când este aplicat pe sticlă, îmbunătățește protecția unei încăperi împotriva pătrunderii excesului de radiație solară.
Factorul de emisie
Emisivitate (emisivitate corectată): Raportul dintre puterea de emisie a unei suprafețe de sticlă și puterea de emisie a unui corp negru.
Factorul de emisie normal
Emisivitate normală (emisivitate normală): capacitatea sticlei de a reflecta radiația normală incidentă; se calculează ca diferența dintre unitate și reflectanța în direcția normală la suprafața sticlei.
Factorul solar
Factorul solar (coeficient de transmisie totală a energiei solare): Raportul dintre energia solară totală care intră în încăpere printr-o structură translucidă și energia radiației solare incidente. Energia solară totală care intră în cameră printr-o structură translucidă este suma energiei care trece direct prin structura translucidă și acea parte a energiei absorbită de structura translucidă care este transferată în cameră.
Transmisie direcțională a luminii
Coeficientul de transmisie direcțională a luminii (termeni echivalenti: transmitanța luminii, coeficientul de transmisie a luminii), este notat cu τv (LT) - raportul dintre valoarea fluxului luminos care trece în mod normal prin eșantion și valoarea fluxului luminos care intră în mod normal pe proba (în intervalul de lungimi de undă a luminii vizibile) .
Reflectanta luminii
Coeficientul de reflexie a luminii (termen echivalent: coeficientul de reflexie normală a luminii, coeficientul de reflectare a luminii) este notat cu ρv (LR) - raportul dintre valoarea fluxului luminos reflectat în mod normal din probă și valoarea fluxului luminos incident în mod normal pe eșantion (în intervalul de lungimi de undă a luminii vizibile).
Coeficientul de absorbție a luminii
Coeficientul de absorbție a luminii (termen echivalent: coeficient de absorbție a luminii) este notat cu av (LA) - raportul dintre valoarea fluxului de lumină absorbit de probă și valoarea fluxului de lumină incident normal pe eșantion (în intervalul de lungimi de undă din spectrul vizibil).
Transmisie solară
Coeficientul de transmitere a energiei solare (termen echivalent: coeficient de transmisie directă a energiei solare) este notat cu τе (DET) - raportul dintre valoarea fluxului de radiație solară care trece în mod normal prin eșantion și valoarea fluxului de radiație solară incidentă în mod normal pe probă.
Reflectanta solara
Coeficientul de reflectare a energiei solare este notat cu ρе (ER) - raportul dintre valoarea fluxului de radiație solară reflectat în mod normal din eșantion și valoarea fluxului de radiație solară incidentă în mod normal pe eșantion.
Coeficient de absorbție solară
Coeficientul de absorbție a energiei solare (termen echivalent: coeficient de absorbție a energiei) este notat cu ae (EA) - raportul dintre valoarea fluxului de radiație solară absorbită de eșantion și valoarea fluxului de radiație solară incidentă în mod normal pe eșantion.
Coeficientul de umbrire
Coeficientul de umbrire este desemnat SC sau G - coeficientul de umbrire este definit ca raportul dintre fluxul de radiație solară care trece printr-o sticlă dată în intervalul de unde de la 300 la 2500 nm (2,5 microni) și fluxul de energie solară care trece prin sticla de 3 mm grosime. Coeficientul de umbrire arată fracția de trecere nu numai a fluxului direct de energie solară (radiație în infraroșu apropiat), ci și a radiației datorate energiei absorbite în sticlă (radiație infraroșie îndepărtată).
Coeficient de transfer termic
Coeficientul de transfer de căldură - notat cu U, caracterizează cantitatea de căldură în wați (W) care trece prin 1 m2 de structură cu o diferență de temperatură pe ambele părți de un grad pe scara Kelvin (K), unitate de măsură W/(m2 K).
Rezistenta la transferul de caldura
Rezistența la transferul de căldură este desemnată ca R - reciproca coeficientului de transfer de căldură.
