Đo cường độ ánh sáng là điều quan trọng khi thiết kế ánh sáng cho căn phòng hoặc chuẩn bị chụp ảnh. Thuật ngữ "cường độ" được sử dụng theo nhiều cách khác nhau, vì vậy hãy dành một chút thời gian để tìm hiểu đơn vị và phương pháp đo lường phù hợp với mục tiêu của bạn. Các nhiếp ảnh gia và thợ lắp đặt ánh sáng chuyên nghiệp thường sử dụng đồng hồ kỹ thuật số, nhưng bạn cũng có thể chế tạo một thiết bị đo ánh sáng so sánh, đơn giản được gọi là quang kế Joly.
Các bước
Phương pháp 1/2: Đo cường độ ánh sáng cho phòng hoặc nguồn sáng
Bước 1. Hiểu quang kế đo lux và chân nến
Đây là những đơn vị mô tả cường độ ánh sáng trên bề mặt, hay độ rọi. Máy đo quang học đo lường điều này thường là những gì mọi người tìm kiếm khi họ muốn thiết lập một buổi chụp ảnh hoặc kiểm tra xem một căn phòng có quá sáng hay quá mờ hay không.
- Một số đồng hồ đo ánh sáng chuyên dụng cho các loại ánh sáng khác nhau. Ví dụ, một thiết bị có thể tạo ra kết quả chính xác hơn khi được sử dụng để đo độ chiếu sáng natri.
- Bạn thậm chí có thể mua "đồng hồ đo ánh sáng" trong một số cửa hàng ứng dụng của thiết bị di động. Trước tiên, hãy kiểm tra các bài đánh giá, vì một số ứng dụng này không chính xác.
- Lux là tiêu chuẩn được chấp nhận hiện đại, nhưng một số thiết bị vẫn đo bằng chân nến. Sử dụng máy tính trực tuyến này để chuyển đổi giữa chúng.
Bước 2. Biết cách giải thích các đơn vị độ rọi
Dưới đây là một vài ví dụ về các phép đo độ rọi điển hình, để giúp bạn xác định xem liệu ánh sáng của bạn có cần thay đổi hay không:
- Hầu hết công việc văn phòng được thực hiện thoải mái ở 250 - 500 lux (23–46 foot-nến).
- Các siêu thị hoặc khu vực làm việc liên quan đến vẽ hoặc các công việc chi tiết khác thường được chiếu sáng ở mức 750 - 1, 000 lux (70–93 foot-nến). Đầu trên của phạm vi này tương đương với một khu vực trong nhà cạnh cửa sổ vào một ngày nắng đẹp.
Bước 3. Hiểu lumen và độ chói
Nếu bóng đèn hoặc nhãn bóng đèn hoặc quảng cáo đề cập đến "lumen", thì nó đang mô tả tổng năng lượng được phát ra dưới dạng ánh sáng nhìn thấy, một khái niệm được gọi là độ chói. Đây là những gì bạn cần biết:
- "Lumens ban đầu" mô tả lượng ánh sáng sẽ được phát ra khi ánh sáng được ổn định. Điều này mất khoảng 100 giờ sử dụng đối với đèn huỳnh quang và đèn HID.
- "Lumens trung bình" hoặc "lumen xếp hạng" cho bạn biết độ sáng trung bình ước tính trong suốt tuổi thọ của thiết bị. Độ sáng thực tế sẽ sáng hơn mức này sớm và trở nên mờ hơn mức này khi gần hết tuổi thọ được khuyến nghị của nguồn sáng.
- Để tìm ra bao nhiêu lumen bạn cần, hãy sử dụng các bước ở trên để xác định bạn muốn có bao nhiêu chân nến có độ rọi trong một căn phòng và nhân với diện tích vuông của căn phòng. Nhắm mục tiêu cao hơn kết quả cho các phòng có tường tối và nhắm thấp hơn cho các phòng có các nguồn sáng chính khác.
Bước 4. Đo chùm tia và góc trường
Có thể mô tả đèn pin và các thiết bị khác phát ra ánh sáng theo một hướng nhất định bằng cách sử dụng hai thuật ngữ bổ sung này. Bạn có thể tự mình tìm thấy những thứ này bằng cách sử dụng quang kế đo lux hoặc chân nến, và với thước thẳng và thước đo góc:
- Giữ quang kế trực tiếp trên đường đi của chùm sáng nhất. Di chuyển nó xung quanh cho đến khi bạn tìm thấy điểm có cường độ tối đa (độ rọi).
- Giữ nguyên khoảng cách so với nguồn sáng, dịch chuyển quang kế theo một hướng, cho đến khi cường độ ánh sáng giảm xuống còn 50% mức cực đại. Dùng dây căng hoặc thước thẳng khác để đánh dấu đường từ nguồn sáng đến điểm này.
- Đi theo hướng khác cho đến khi bạn tìm thấy điểm ở phía đối diện của chùm tia có độ chiếu sáng tối đa 50%. Đánh dấu một dòng mới từ vị trí này.
- Dùng thước đo góc để đo góc giữa hai đường thẳng của bạn. Đây là "góc chùm" và mô tả góc được nguồn sáng chiếu sáng.
- Để tìm góc trường, hãy lặp lại các bước này, nhưng đánh dấu hai điểm mà cường độ chùm sáng đạt 10% mức tối đa.
Phương pháp 2/2: Đo cường độ tương đối bằng thiết bị tự chế
Bước 1. Sử dụng điều này để so sánh các nguồn sáng
Thiết bị này rất dễ dàng để xây dựng tại nhà, sau một chuyến đi mua sắm nhỏ. Được gọi là "máy đo quang Joly" sau khi tồn kho, nó có thể được sử dụng để đo cường độ tương đối của hai nguồn sáng. Với một chút kiến thức về vật lý, được cung cấp bên dưới, bạn sẽ có thể khám phá bóng đèn nào của bạn phát ra nhiều ánh sáng hơn, cũng như bóng đèn nào hiệu quả nhất đối với lượng điện năng mà chúng sử dụng.
Các phép đo tương đối sẽ không cung cấp cho bạn kết quả về đơn vị. Bạn sẽ biết chính xác hai cường độ ánh sáng so sánh như thế nào, nhưng sẽ không thể liên hệ chúng với cường độ thứ ba nếu không lặp lại thí nghiệm
Bước 2. Cắt đôi một phiến sáp parafin
Mua một gói sáp parafin từ cửa hàng đồ kim khí hoặc cửa hàng tạp hóa và lấy ra một phiến đá nặng 0,55 kg. Dùng dao sắc cắt phiến đá thành hai miếng bằng nhau.
Cắt từ từ qua phiến đá để tránh bị vỡ vụn
Bước 3. Kẹp giấy nhôm giữa các miếng parafin
Xé một tờ giấy nhôm và đặt lên trên một trong hai miếng parafin, phủ hoàn toàn bề mặt trên. Đặt miếng parafin thứ hai lên trên miếng nhôm.
Bước 4. Xoay "bánh mì sandwich" theo chiều dọc
Để thiết bị này hoạt động, chúng ta cần phải dựng nó vào đầu của nó, vì vậy tấm giấy bạc ở giữa là thẳng đứng. Nếu sáp của bạn không tự đứng lên, bạn có thể giữ nó nằm ngang ngay bây giờ. Chỉ cần nhớ rằng hộp bạn sẽ xây dựng phải được thiết kế để giữ sáp ở vị trí theo chiều dọc.
Bạn có thể sử dụng hai dây chun để giữ khối với nhau. Đặt một cái ở gần trên cùng của bánh sandwich và cái kia ở gần dưới cùng
Bước 5. Cắt ba cửa sổ thành một hộp các tông
Chọn một chiếc hộp vừa đủ lớn để chứa khối sáp của bạn. Bao bì mà sáp được bán trong đó thường hoạt động tốt. Dùng thước và kéo để cắt ba ô cửa sổ:
- Cắt hai cửa sổ ở hai bên đối diện, có cùng kích thước. Mỗi cửa sổ sẽ xem một nửa khác nhau của parafin, sau khi khối này được đặt vào bên trong.
- Cắt một cửa sổ thứ ba có kích thước bất kỳ ở mặt trước của hộp. Điều này phải được căn giữa, vì vậy bạn có thể xem cả hai nửa của khối parafin, ở hai bên của lá nhôm.
Bước 6. Đặt parafin vào bên trong hộp
Giữ lá nhôm giữa hai khối sáp parafin ở vị trí thẳng đứng. Bạn có thể cần sử dụng băng dính, các miếng bìa cứng nhỏ hoặc cả hai để giữ các khối sáp thẳng đứng và song song với các mặt có cửa sổ đối diện và chạm vào giấy bạc giữa chúng.
Nếu hộp bị hở ở trên cùng, hãy đậy hộp bằng một miếng bìa cứng khác hoặc tấm chắn sáng khác
Bước 7. Quyết định nguồn sáng "điểm tham chiếu"
Chọn một trong những nguồn sáng mà bạn sẽ so sánh làm "nến tiêu chuẩn", bạn sẽ sử dụng nguồn sáng này làm đường cơ sở cho cường độ. Nếu bạn đang so sánh nhiều hơn hai nguồn sáng, bạn sẽ sử dụng nguồn sáng này trong mỗi lần so sánh.
Bước 8. Sắp xếp hai nguồn sáng trên một đường thẳng
Đặt hai bóng đèn, đèn LED hoặc các nguồn sáng khác trên bề mặt phẳng theo đường thẳng. Khoảng cách giữa chúng phải lớn hơn đáng kể so với chiều rộng của hộp bạn đã tạo.
Bước 9. Đặt quang kế giữa các nguồn sáng
Quang kế phải ở cùng độ cao chính xác với nguồn sáng để đèn chiếu sáng hoàn toàn các khối sáp qua cửa sổ bên. Hãy nhớ rằng các nguồn sáng phải cách xa nhau một khoảng vừa phải để cho phép chiếu sáng đồng đều.
Bước 10. Tắt tất cả các đèn khác trong phòng
Đóng bất kỳ cửa sổ, bóng râm hoặc rèm nào để chỉ ánh sáng từ các nguồn sáng thử nghiệm chiếu vào các khối.
Bước 11. Điều chỉnh hộp cho đến khi cả hai khối sáp đều sáng như nhau
Di chuyển quang kế về phía có sáp làm mờ. Quan sát qua cửa sổ phía trước khi bạn điều chỉnh vị trí của hộp và dừng lại khi cả hai khối sáp đều có độ sáng như nhau.
Bước 12. Đo khoảng cách giữa quang kế và mỗi nguồn sáng
Sử dụng thước dây để đo khoảng cách từ lá nhôm đến nguồn sáng "điểm tham chiếu" mà bạn đã chọn. Chúng tôi sẽ gọi cái này d1. Viết nó ra, sau đó đo khoảng cách từ lá nhôm đến nguồn sáng ở phía đối diện, d2.
Bạn có thể đo khoảng cách bằng bất kỳ đơn vị nào, nhưng hãy đảm bảo không trộn lẫn chúng. Ví dụ: nếu số đo của bạn là feet và inch, hãy chuyển đổi kết quả để chỉ sử dụng inch
Bước 13. Tìm hiểu vật lý liên quan
Độ sáng của các khối giảm theo bình phương khoảng cách, bởi vì chúng tôi đang đo lượng ánh sáng chiếu vào một khu vực hai chiều, nhưng ánh sáng đang bức xạ qua thể tích ba chiều. Nói cách khác, khi một nguồn sáng di chuyển ra xa gấp đôi (x2), thì ánh sáng nó tạo ra sẽ trải ra trên diện tích gấp bốn lần (x22). Chúng ta có thể viết độ sáng là "I / d2
- I là cường độ và d là khoảng cách, giống như chúng ta đã sử dụng chúng ở các bước trước,
- Về mặt kỹ thuật, những gì chúng tôi mô tả là độ sáng được gọi là độ rọi trong ngữ cảnh này.
Bước 14. Sử dụng kiến thức này để giải quyết vấn đề về cường độ tương đối
Khi cả hai khối sáng như nhau thì "độ rọi" của chúng bằng nhau. Chúng ta có thể viết nó dưới dạng một công thức, sau đó sắp xếp lại nó để giải cho tôi2, hoặc cường độ tương đối của nguồn sáng thứ hai:
- tôi1/NS12 = Tôi2/NS22
- tôi2 = Tôi1(NS22/NS12)
- Vì chúng tôi chỉ đo cường độ tương đối hoặc cách chúng so sánh, chúng tôi chỉ có thể nói rằng tôi1 = 1. Điều này sẽ làm cho công thức của chúng ta trở nên đơn giản: I2 = d22/NS12
- Ví dụ, giả sử khoảng cách d1 tới nguồn sáng điểm tham chiếu của chúng tôi là 2 feet (0,6 mét) và khoảng cách d2 đến nguồn sáng thứ hai của chúng ta là 5 feet (1,5 mét):
- tôi2 = 52/22 = 25/4 = 6.25
- Nguồn sáng thứ hai có cường độ Lớn hơn 6,25 lần hơn nguồn sáng đầu tiên.
Bước 15. Tính hiệu suất
Nếu bạn đang sử dụng bóng đèn có công suất được đánh dấu trên chúng, chẳng hạn như "60W" cho "60 watt", thì đó là công suất điện mà bóng đèn sử dụng. Chia cường độ tương đối của bóng đèn cho công suất này để tìm ra hiệu suất của bóng đèn so với các nguồn sáng khác của bạn. Ví dụ:
- Một bóng đèn 60 oát có cường độ tương đối là 6 có hiệu suất tương đối là 6/60 = 0,1.
- Một bóng đèn 40 oát có cường độ tương đối bằng 1 có hiệu suất tương đối là 1/40 = 0,025.
- Vì 0,1 / 0,025 = 4 nên bóng đèn 60W có hiệu suất biến công suất điện thành ánh sáng gấp 4 lần bóng đèn. Lưu ý rằng nó vẫn sẽ sử dụng nhiều điện hơn bóng đèn 40W, và do đó bạn sẽ tốn nhiều tiền hơn; hiệu quả chỉ cho bạn biết bạn nhận được bao nhiêu "nổ vì tiền".
