Övning 3 Fotometri. En källa som sprider ljus diffust kallas Lambertstrålare. Ex. bioduk, snö, papper.

Relevanta dokument
Övning 3 Fotometri. En källa som sprider ljus diffust kallas Lambertstrålare. Ex. bioduk, snö, papper.

Föreläsning 3: Radiometri och fotometri

Övning 9 Tenta

Övning 2 Fotometri. Många nya enheter/storheter att hålla koll på. Här är en sammanfattning!

Övning 9 Tenta från Del A. Vägg på avståndet r = 2.0 m och med reflektansen R = 0.9. Lambertspridare.

Ljusflöde, källa viktad med ögats känslighetskurva. Mäts i lumen [lm] Ex 60W glödlampa => lm

Föreläsning 3: Radiometri och fotometri

Fysikalisk optik. Övningshäfte

Fysikalisk optik. Övningshäfte

Fysikalisk optik. Övningshäfte

Arbetsplatsoptometri för optiker

Fysikalisk optik. Övningshäfte

Arbetsplatsoptometri för optiker

3) Sag formeln ger r=y 2 /(2s). y=a/2=15 mm, s=b c=4,5 mm ger r=25 mm. Då blir F=(n 1)/r=(1,5 1)/0,025=20 D

Photometry is so confusing!!!

Sidor i boken Figur 1:

1. Betrakta en plan harmonisk elektromagnetisk våg i vakuum där det elektriska fältet E uttrycks på följande sätt (i SI-enheter):

Instrumentoptik, anteckningar för föreläsning 4 och 5 (CVO kap. 17 sid , ) Retinoskopet

5B1134 Matematik och modeller

KTH Tillämpad Fysik. Tentamen i SK1140, Fotografi för medieteknik , 8-13, FB54

TFEI02: Vågfysik. Tentamen : Lösningsförslag

fredag den 11 april 2014 M I N P O O L

y º A B C sin 32 = 5.3 x = sin 32 x tan 32 = 5.3 y = tan 32

5B1134 Matematik och modeller

KTH Tillämpad Fysik. Tentamen i. SK1140, Fotografi för medieteknik. SK2380, Teknisk fotografi , 8-13, FA32

2. 1 L ä n g d, o m k r e t s o c h a r e a

Laboration 4, TNGD10 Rörliga medier

Arbetsblad 3:1. Hur stor är vinkeln? 1 Vilken eller vilka av vinklarna är. 2 Uppskatta (gör en bra gissning) hur stora vinklarna är.

SF1620 Matematik och modeller

Linjär Algebra, Föreläsning 9

LAMPGUIDEN. Så sparar du energi med LED SPOTLIGHT LED ILLUMINATION LED

7F Ma Planering v2-7: Geometri

Fysikalisk optik. Facit

Tillämpad Matematik I Övning 3

Veckoblad 3, Linjär algebra IT, VT2010

8F Ma Planering v2-7 - Geometri

3W inbyggd ljuskälla

7:1 Skala. Arbetsblad. 4 cm. 2 cm. 12 cm. 3 cm. 9 cm Skala 1:3. 10 cm. Skala 1:5. Skala 1:9. ex. Skala 1:20

Lathund, geometri, åk 9

9E Ma Planering v2-7 - Geometri

Vågrörelselära & Kvantfysik, FK november 2011

P O O L B Y G G E. Bilden tagen utav - Andrej Trnkoczy, ifrån flickr. tisdag 8 april 14

Lösningsförslag till problem 1

Matematik CD för TB. tanv = motstående närliggande. tan34 = x 35. x = 35tan 34. x cosv = närliggande hypotenusan. cos40 = x 61.

Lösningar kapitel 10

Lösningar till Matematik 3000 Komvux Kurs D, MA1204. Senaste uppdatering Dennis Jonsson

TFEI02: Vågfysik. Tentamen : Svar och anvisningar. t 2π T x. s(x,t) = 2 cos [2π (0,4x/π t/π)+π/3]

VTI natat. Vä -acll Paf/'Ir- 'Insçitutet. Belysningstekniska grundbegrepp

Fysikalisk optik. Facit

4-8 Cirklar. Inledning

Fysikalisk optik. Facit

LAMPGUIDEN LAMPGUIDEN

Tentamen i Teknisk Fotografi, SK2380, , 14-18, FB51

KTH Tillämpad Fysik. Tentamen i Teknisk Fotografi, SK2380, , 9-13, FB53

Matematik CD för TB = 5 +

Explorativ övning euklidisk geometri

Photometry is so confusing!!!

Övningsuppgifter omkrets, area och volym

Strålningsfält och fotoner. Våren 2016

Övning 1 Dispersion och prismaeffekt

17 Trigonometri. triangeln är 20 cm. Bestäm vinkeln mellan dessa sidor. Lösning: Här är det dags för areasatsen. s1 s2 sin v 2

Övning 7 Diffraktion och upplösning

Hinderbelysning. Stephanie Sales WSP Ljusdesign

Svar och anvisningar

Trigonometri. Sidor i boken 26-34

Laborationsrapport. Joseph Lazraq Byström, Julius Jensen och Abbas Jafari Q2A. 22 april Ballistisk pendel

KTH Tillämpad Fysik. Tentamen i Teknisk Fotografi, SK2380, , 9-13, FB52

Figur 1: Figur 3.12 och 3.18 i Optics. Teckenkonventionen: ljus in från vänster, sträcka i ljusets riktning = positiv

Intromatte för optikerstudenter 2018

c d Z = och W = b a d c för några reella tal a, b, c och d. Vi har att a + c (b + d) b + d a + c ac bd ( ad bc)

LAMPGUIDEN. Vi hjälper dig hitta rätt ljuskälla!

Komposanter, koordinater och vektorlängd Ja, den här teorin gick vi igenom igår. Istället koncentrerar vi oss på träning inför KS3 och tentamen.

Kapitel 4. cos(64 )= s s = 9 cos(64 )= 3.9m. cos(78 )= s s = 9 cos(78 )= 1.9m. a) tan(34 )= x x = 35 tan(34 )= 24cm

Lösningar till udda övningsuppgifter

TFEI02: Vågfysik. Tentamen : Svar och anvisningar. t s(x,t) =s 0 sin 2π T x. v = fλ =3 5 m/s = 15 m/s

Ljusets och ljudets fysik

Repetitionsuppgifter. Geometri

GUIDE LJUSKÄLLOR Fo Karolinska

Enklare uppgifter, avsedda för skolstadiet

Poolbygge. fredag 11 april 14

Ljuset påverkar människan på tre sätt:

Vektorgeometri. En vektor v kan representeras genom pilar från en fotpunkt A till en spets B.

Vågfysik. Geometrisk optik. Knight Kap 23. Ljus. Newton (~1660): ljus är partiklar ( corpuscles ) ljus (skugga) vs. vattenvågor (diffraktion)

18W 35W 70W. Power. M a d e i n S w e d e n

October 9, Innehållsregister

P Q = ( 2, 1, 1), P R = (0, 1, 0) och QR = (2, 2, 1). arean = 1 2 P Q P R

HINDERBELSYNING. Anna Lund WSP Ljusdesign

effektivitet, komfort och enkelhet

WALLENBERGS FYSIKPRIS

Figur 1: Figur 3.12 och 3.18 i Optics. Teckenkonventionen: ljus in från vänster, sträcka i ljusets riktning = positiv

Strålningsfält och fotoner. Våren 2013

. b. x + 2 y 3 z = 1 3 x y + 2 z = a x 5 y + 8 z = 1 lösning?

MVE365, Geometriproblem

Övningstal i Avbildningskvalitet för optikerstuderande. Rita figurer och motivera ordentligt!

Relativitetsteorins grunder, våren 2016 Räkneövning 6 Lösningar

1 Ortogonalitet. 1.1 Skalär produkt. Man kan tala om vinkel mellan vektorer.

Flare. Effektivitet och komfort med LED

Fotbollsförbundet sid 1 (8) Riktlinjer och anvisningar belysning

Lösningar till utvalda uppgifter i kapitel 1

Diffraktion och interferens

Transkript:

Övning 3 Fotometri Rymdvinkel: Ω [sr] Ω = π(1 cos(u)) πu Ω = r Ljusflöde: [lm] Ljusstyrka: I v = Ω [cd=lm/sr] u r Belysning: E v = A belyst [lx=lm/m ] Ljusemissionsförmåga: M v = A källa [lm/m ] Luminans: L v = ΩA källa [cd/m ] Projektion En yta,, betraktad rakt framifrån amma yta betraktad snett från sidan. Ytan ser mindre ut. Projecerad yta är bara θ = cos(θ) = cos(θ) Lambertstrålare En källa som sprider ljus diffust kallas Lambertstrålare. Ex. bioduk, snö, papper. Luminansen är oberoende av betraktningsvinkeln θ, ytan ser lika ljus ut från alla vinklar. L v = I v = I v cos(θ) (Om projicerade arean minskar, minskar ljusstyrkan lika mycket!)

1.) En strålkastare ger en ljuskon med 8 toppvinkel. Dess ljusstyrka är då 1000 cd. Man koncentrerar därefter ljuset så att toppvinkeln blir 3. Vilken blir då ljusstyrkan? Givet: u 1 = 8 = 4, I v,1 = 1000 cd, u = 3 = 1.5 ökt: I v, I v,1 = 1000 cd u 1 = 4 I v, =? u = 1.5 Metod: Det totala ljusflödet är samma före och efter, eftersom lampans effekt inte ändras. Totala ljusflödet Vi tittar på fallet innan ljuset koncentreras. Då är alla värden givna. Ljusflödet fås ljusstrykan genom: I v,1 = Ω 1 = I v,1 Ω 1 Ljusstyrkan före är given, I v,1 = 1000 cd Rymdvinkeln före är: Ω 1 = π(1 cos(u 1 )) = 0.0153 sr Det totala ljusflödet blir: = I v,1 Ω 1 = 1000 cd 0.0153 sr = 183.6 lm Ljusstyrkan efteråt Eftersom vi vet det totala ljusflödet och den nya toppvinkeln kan vi beräkna ljusstyrkan efteråt. I v, = Ω Rymdvinkeln har minskats och är nu: Ω = π(1 cos(u )) = 0.0015 sr Ljusstyrkan efter blir då I v, = 183.6 lm = 85 000 cd Ω 0.0015 sr

15.) Nya trafikljus består av en massa små lysdioder tätt packade bredvid varandra i en cirkel, istället för en traditionell glödtrådslampa med glaslins. ammanlagt finns 170 dioder inom en radie av 7.5 cm. Varje lysdiod ger 0.1 lm i en kon med toppvinkeln 14. Beräkna trafikljusets luminans och ljusstyrka sett rakt framifrån. Givet: Alla 170 dioder ger tillsammans ett ljusflöde på = 170 0.1 lm = 17 lm Källan har en radie på r källa = 7.5 cm och en vinkel u = 14 = 7 (se bild) ökt: Källans ljusstryka, I v = Ω, och luminans, L v = Ω A källa. u r Metod: Från definitionerna av ljusstryka och luminans (se ökt ) ser vi att det enda som saknas är rymdvinkeln och källarean. Totala ljusflödet var givet från början. Vi börjar med källarean A = π r källa = π 0.075 = 0.018 m Rymdvinkeln fås av I bilden ser vi att spridningsvinkeln för alla dioder tillsammans blir densamma som för en ensam diod. Vinkeln u blir därför u = 14 = 7 Ω = π(1 cos(u)) = 0.047 sr Nu kan vi räkna ut ljusstyrkan I v = Ω = 17 = 360 cd 0.047 Vi kan även beräkna luminansen L v = 17 = = 0000 cd/m Ω A källa 0.047 0.018

17.) Polisen i Göteborg ska jämföra prestanda på två ficklampor. På den första modellen står det 600 lm och på den andra 10000 cd. Beskriv hur man skall göra för att mäta/räkna om siffran 600 lm till något som kan jämföras med 10000 cd! Givet: = 600 lm ökt: Ljusstyrkan, I v = Ω (för att kunna jämföra med 10 000 cd) Metod: Vad vi behöver är ett sätt att mäta ficklampans rymdvinkel. Detta kan man t.ex. göra genom att lysa med ficklampan mot en vägg. Då är det lätt att mäta avståndet till väggen, r, och diametern på ljusfläcken, D. D Beräkna rymdvinkeln från mätningen i bilden: r Rymdvinkeln ges av Ω = r. Den belysta cirkelns area fås i sin tur genom: = π ( D ) = πd Ω = r = πd 4r 4 Nu kan ljusstyrkan beräknas: I v = Ω = ( πd 4r ) = 4r πd Exempel: Om vi till exempel väljer D = 1 m och r = 4 m får vi I v = 4r πd = 4 4 600 π 1 1000 cd

18.) Ett papper på en vägg är belyst av en spotlight. Pappret betraktas av två personer. Den ena står rakt framför pappret på 5 m avstånd. Den andra står 3 m längre till höger, även hon 5 m från väggen. Papperet är en lambertspridare, vilket betyder att luminansen är oberoende av betraktningsvinkeln. Hur skiljer sig: (a) ljusflödet genom pupillerna? (b) belysningen på näthinnan? Givet: Enligt bilden. r 1 = 5 m d = 3 m r = 5 + 3 m (Pythagoras sats) Uppgift a) ökt: Hur skiljer sig ljusflödet genom pupillerna? Metod: Vi söker ljusflödet, = I v Ω. Vi behöver alltså hitta ljusstyrkan och rymdvinkeln! Ljusstyrkan Vi vet att luminansen är lika stor i alla riktningar, och alltså är samma för person 1 och, men hur påverkar det ljusstyrkan? Luminansen ges av L v = I v cos (θ) vilket vi skriver om till I v = L v cos (θ) för att få ljusstyrkan. Både luminansen, L v, och papprets area,, är samma för båda personerna. Det enda som skiljer sig mellan åskådarna är betraktningsvinkeln. θ 1 = 0 θ = arctan ( 3 5 ) = 31 Ljusstyrkorna blir: I v,1 = L v cos(0 ) och I v, = L v cos(31 )

Rymdvinkeln Vi vet att båda har lika stor pupillarea, pupill (även om vi inte vet hur stor den är). Det som skiljer sig är betraktningsavståndet. Ω 1 = pupill r 1 Ω = pupill r = pupill 5 = pupill 5 = pupill 3 + 5 = pupill 34 Ljusflödeskvoten Nu kan vi beräkna ljusflödena.,1 = I v,1 Ω 1 = L v cos(0 ) pupill / 5, = I v, Ω = L v cos(31 ) pupill / 34 För att jämföra ljusflödena är det lämpligt att ta kvoten mellan dem. Då försvinner de okända parametrarna, L v och pupill,1 = L v cos(0 ) pupill / 5, L v cos(31 ) pupill / 34 = 34 5 cos 31 = 1.6 Det är alltså 1.6 ggr större ljusflöde för person 1 jämfört med person. Uppgift b) ökt: Hur skiljer sig belysningen på näthinnan? Metod: Belysningen ges av E v = och vi känner redan till ljusflödena för båda A belyst personerna. Det som saknas är den belysta arean på näthinnan! Papprets projicerade area Den projicerade area fås genom = cos(θ) Person ett står rakt framför och ser därför hela arean: 1 = cos(0 ) = Person två står snett åt sidan och ser en projicerad area på: = cos (31 )

Avbildning på näthinnan Det viktiga är hur stora dessa projicerade areor ( 1 och ) blir när de avbildas på personernas näthinnor. Vi undersöker förstoringen: m = l l Bildavståndet l (från pupill till näthinna) antas vara samma för person 1 och. Objektsavståndet är avståndet från ögat till pappret (r). Den laterala förstoringen blir alltså: m 1 = l r 1, m = l r Nu ska vi komma ihåg att det är en area som växer både på höjden och bredden. Alltså blir areaförstoringen: M 1 = ( l ) = l r 1 5 och M = ( l ) = l r 34 Papprets storlek på näthinnan ges av: belyst,1 = 1 M 1 = l 5 och belyst, = M = cos(31 )l 34 Belysningen på näthinnan Nu ska vi bara ta flödet genom pupillen och dela på denna area för att få belysningen! E v,1 = E v, =,1 = L v cos(0 ) pupill /5 belyst,1 l = L v pupill /5 l, = L v cos(31 ) pupill /34 belyst, cos(31 ) l = L v pupill /34 l Belysningen på närhinnan blir samma för person 1 och. Alltså ser pappret lika ljust ut oberoende av betraktningsvinkel!