sk|en|

Fotometrie

1. Ktoré sú dôležité pojmy fotometrie?

Řešení:

fyzika-fotometria-1.gif


2.Definujte:

  • kandelu
  • lumen
  • lux

Řešení:

  • Jedna kandela (cd) je 1/600 000 z m2 povrchu absolútne čierneho telesa pri teplote tuhnutia platiny (17730C) za normálneho tlaku (101325 Pa) Absolútne čierne teleso je fiktívne teleso, ktoré by všetko dopadajúce žiarenie pohlcovalo.
  • Jeden lumen (lm) je svetelný tok, ktorý vyžaruje bodový zdroj o svietivosti jednej kandely do priestorového uhla jedného steradiána.
  • Plocha má osvetlenie jeden lux (lx), ak na 1m2 tejto plochy dopadá svetelný tok jeden lumen.

3. Ľudské oko vníma svetelný vnem pri minimálnom osvetlení sietnice E=2.10-9lx. Z akej maximálnej vzdialenosti za ideálnych podmienok (absolútna tma) môžeme pozorovať plameň sviečky so svietivosťou I = 1 cd.

Řešení:

Rozbor:

fyzika-fotometria-3.gif 

Plameň sviečky môžeme pozorovať z maximálnej vzdialenosti 22,4 km.


4.Fotometer je osvetlený z jednej strany žiarovkou I1 = 50cd, ktorá je od fotometra vzdialená r1=0,6m. Na druhej strane je vo vzdialenosti r2 = 0,96m žiarovka neznámej svietivosti (I2 = ?). Aká je jej svietivosť, ak je fotometer z obidvoch strán rovnako osvetlený?

Řešení:

Rozbor:

 fyzika-fotometria-4.gif

Svietivosť druhej žiarovky je I2 = 128cd.


5.Nad stolom kruhovej platne s polomerom r = 0,8m visí vo výške h1 = 2m žiarovka svietivosti I = 50cd. Určite osvetlenie

  • a) stredu platne
  • b) okraju platne

Řešení:

Rozbor:

I = 50cd,  r = 0,8m,  h1 = 2m,  h2 = ? = vzdialenosť žiarovky od  okraju platne. Veličiny r, h1, h2 tvoria pravouhlý trojuholník s preponou h2. Uhol α je ostrý uhol proti odvesne r.

 fyzika-fotometria-5.gif

Osvetlenie stredu platne je 12,5 luxov, okraju platne 10 luxov.


6.Dve žiarovky so svietivosťou I1 = 80cd a I2 = 200cd sú umiestnené vo výške h = 2,5m nad vodorovnou doskou stola. Ich vzájomná vzdialenosť je d = 3m. Aké je osvetlenie stola v mieste, kde dopadajú lúče z prvej žiarovky?

Řešení:

Rozbor:

 fyzika-fotometria-6.gif

Výsledné osvetlenie od obidvoch žiaroviek je E = 22,8 luxov.


7. Osvetlenie vodorovného povrchu Zeme pri výške Slnka nad horizontom 450 je E1 = 80 000lx. Určite osvetlenie povrchu Zeme pri výške Slnka nad horizontom 250.

Řešení:

Rozbor:

fyzika-fotometria-7.gif

Osvetlenie povrchu Zeme pri výške Slnka nad horizontom 250 je 47800 luxov.


8. Stena je osvetlená dvoma rovnakými sviečkami postavenými tesne vedľa seba vo vzdialenosti 0,8m od steny. O akú vzdialenosť x treba priblížiť k stene sviečku, ak jedna zhasla (I2 = 0) , aby stena bola rovnako osvetlená ako predtým?

Řešení:

Rozbor:

fyzika-fotometria-8.gif

Sviečku treba k stene priblížiť o 23 cm.


9.Kruhová plocha s polomerom r = 3m je osvetlená reflektorom zo vzdialenosti h = 60m. Osvetlenie plochy je E = 4 lx. Vypočítajte:

  • a) svietivosť zdroja
  • b) svetelný tok dopadajúci na plochu

Řešení:

Rozbor:

fyzika-fotometria-9.gif

Svietivosť reflektora je I = 1,44 cd, svetelný tok Ф = 113 lm. 


10. Dva svetelné zdroje so svietivosťou I1 = 25cd a I2 = 49cd sú umiestnené vo vzdialenosti d = 1m. V ktorom mieste ich spojnice musí byť postavené tienidlo, aby bolo osvetlené rovnako obidvoma zdrojmi? (I2 je na ľavo od I1)

Řešení:

Rozbor:

 fyzika-fotometria-10.gif

Pre postavenie tienidla sú dve možnosti:

  • 0,42m od I1 a 0,48m od I2 ,
  • -2,5m od I1 (vpravo od I2) a 3,5m od I2.


11.Vyjadrite jednotky pre svetelný tok Ф, osvetlenie E a svietivosť I pomocou základných  jednotiek SI.

Řešení:

fotometria-11.gif


12.Vypočítajte v akej vzdialenosti má byť umiestená lampa svietivosti 10 cd, ak je na pracovnom stole potrebné osvetlenie 200 lx a svetlo dopadá pod uhlom 600.

Řešení:

 fotometria-12.gif

Lampa má byť umiestená 50cm nad stolom.


13.Vo výške h = 4m nad vodorovnou rovinou podlahy je bodový zdroj svetla so svietivosťou I = 100cd. Určite osvetlenie roviny v bode A, ktorý je vo vzdialenosti AB = l = 20m od stopy lúča, ktorý dopadol zo zdroja na rovinu kolmo.

Řešení:

 fotometria-13

Osvetlenie v bode A je EA = 0,05 lx.


14.Nad stolom štvorcového tvaru s uhlopriečkou u = 2,12m visí vo výške h = 1m lampa. Koľkokrát menšie osvetlenie bude v strede stola, ak túto lampu zavesíme v tej istej výške nad jedným rohom stola.

Řešení:

 fotometria-14

Osvetlenie stredu stola sa zmenší 3,11 krát.


15.Ktorá lampa dá väčšie osvetlenie? Lampa o svietivosti 50cd vo vzdialenosti 50cm, alebo lampa o svietivosti 200cd vo vzdialenosti 200cm?

Řešení:

fotometria-15 

Prvá lampa dá štyrikrát väčšie osvetlenie ako druhá lampa.


16.V bodoch A, B , ktoré sú od seba vzdialené 165cm, sú bodové svetelné zdroje o svietivosti 36cd  a  25cd. V ktorých bodoch na spojnici AB kolmo postavené tienidlo je od obidvoch zdrojov rovnako osvetlené?

Řešení:

 fotometria-16

  • Tienidlo je od obidvoch zdrojov rovnako osvetlené v bodoch x1 = 9,9m
  • alebo x2 = 0,9m.

17.Bodový zdroj má vo všetkých smeroch svietivosť I = 100cd. Vypočítajte celkový svetelný tok a osvetlenie plochy kolmej na smer svetla a umiestenej vo vzdialenosti 5m od zdroja.

Řešení:

fotometria-17 

Celkový svetelný tok je Ф = 1256 lm, osvetlenie je E = 4lx.


18.V strede dutej gule je bodový svetelný zdroj. Ako sa zmení osvetlenie vnútornej časti gule, ak sa polomer gule dvakrát zväčší?

Řešení:

fotometria-18 

Ak sa polomer gule zväčší dvakrát, osvetlenie sa zmenší štyrikrát.


19.Vypočítajte aký svetelný tok dopadá na plochu 100cm2 zo zdroja svietivosti 500cd, ktorá je postavená kolmo na lúče vo vzdialenosti 120cm od zdroja.

Řešení:

fotometria-19 

Svetelný tok je Ф = 3,5 lm.


20.Školská chodba má mať v mieste kolmo pod zdrojom osvetlenie aspoň 32 lx. Výška zdroja nad podlahou je 5m. Koľko žiaroviek so svietivosťou 200cd musíme použiť?

Řešení:

 fotometria-20

Potrebujeme použiť 4 žiarovky so svietivosťou 200cd.