Die Messung der Lichtintensität ist wichtig, wenn Sie die Beleuchtung eines Raums planen oder ein Foto vorbereiten. Der Begriff "Intensität" wird auf unterschiedliche Weise verwendet. Nehmen Sie sich also einen Moment Zeit, um zu erfahren, welche Einheiten und Messmethoden Ihren Zielen entsprechen. Professionelle Fotografen und Lichtinstallateure verwenden normalerweise ein digitales Messgerät, aber Sie können auch einen einfachen, vergleichenden Belichtungsmesser namens Joly-Photometer herstellen.
Schritte
Methode 1 von 2: Messen der Lichtintensität für einen Raum oder eine Lichtquelle
Schritt 1. Verstehen Sie Photometer, die Lux und Footcandles messen
Dies sind Einheiten, die die Intensität des Lichts auf einer Oberfläche oder die Beleuchtungsstärke beschreiben. Fotometer, die dies messen, sind in der Regel das, was Menschen suchen, wenn sie ein Fotoshooting einrichten oder testen möchten, ob ein Raum zu hell oder zu dunkel ist.
- Einige Belichtungsmesser sind auf verschiedene Beleuchtungsarten spezialisiert. Zum Beispiel kann man genauere Ergebnisse erzielen, wenn man verwendet wird, um Natriumbeleuchtung zu messen.
- Sie können sogar in den App-Stores einiger mobiler Geräte einen "Lichtmesser" kaufen. Überprüfen Sie zuerst die Bewertungen, da einige dieser Apps ungenau sind.
- Lux ist der moderne akzeptierte Standard, aber einige Geräte messen immer noch in Foot-Candles. Verwenden Sie diesen Online-Rechner, um zwischen ihnen umzurechnen.
Schritt 2. Wissen Sie, wie man Beleuchtungsstärkeeinheiten interpretiert
Hier sind einige Beispiele für typische Beleuchtungsstärkenmessungen, die Ihnen helfen, festzustellen, ob Ihre Beleuchtung geändert werden muss:
- Die meisten Büroarbeiten werden bequem bei 250 – 500 Lux (23–46 Fußkerzen) erledigt.
- Supermärkte oder Arbeitsbereiche, die Zeichen- oder andere Detailarbeiten beinhalten, werden typischerweise mit 750 – 1.000 Lux (70 – 93 Fußkerzen) beleuchtet. Das obere Ende dieses Bereichs entspricht einem Innenbereich neben einem Fenster an einem klaren, sonnigen Tag.
Schritt 3. Lumen und Luminanz verstehen
Wenn ein Glühbirnen- oder Lampenetikett oder eine Werbung "Lumen" erwähnt, beschreibt dies, wie viel Gesamtenergie als sichtbares Licht emittiert wird, ein Konzept namens Leuchtdichte. Folgendes müssen Sie wissen:
- Die "Anfangslumen" beschreiben, wie viel Licht abgegeben wird, wenn das Licht stabilisiert ist. Dies dauert etwa 100 Betriebsstunden für Leuchtstoff- und HID-Leuchten.
- Die "mittleren Lumen" oder "bewerteten Lumen" geben die geschätzte durchschnittliche Leuchtdichte über die Lebensdauer des Geräts an. Die tatsächliche Leuchtdichte wird zu Beginn heller sein und gegen Ende der empfohlenen Lebensdauer der Lichtquelle schwächer werden.
- Um herauszufinden, wie viele Lumen Sie benötigen, verwenden Sie die obigen Schritte, um zu bestimmen, wie viele Fußkerzen an Beleuchtungsstärke Sie in einem Raum haben möchten, und multiplizieren Sie mit der Quadratmeterzahl des Raums. Zielen Sie bei Räumen mit dunklen Wänden höher als das Ergebnis und bei Räumen mit anderen wichtigen Lichtquellen niedriger.
Schritt 4. Messen Sie den Strahl- und Feldwinkel
Taschenlampen und andere Geräte, die Licht in eine bestimmte Richtung emittieren, können mit diesen beiden zusätzlichen Begriffen beschrieben werden. Sie finden diese selbst mit einem Photometer, das Lux oder Footcandles misst, und mit einem Lineal und einem Winkelmesser:
- Halten Sie das Photometer direkt in den Strahlengang des hellsten Strahls. Bewegen Sie ihn, bis Sie den Punkt mit der maximalen Intensität (Beleuchtungsstärke) finden.
- Halten Sie den gleichen Abstand zur Lichtquelle und bewegen Sie das Photometer in eine Richtung, bis die Lichtintensität auf 50 % des maximalen Pegels abfällt. Verwenden Sie eine gespannte Schnur oder ein anderes Lineal, um die Linie von der Lichtquelle bis zu diesem Punkt zu markieren.
- Gehen Sie in die andere Richtung, bis Sie den Punkt auf der gegenüberliegenden Seite des Strahls mit 50% maximaler Beleuchtung finden. Markieren Sie an dieser Stelle eine neue Zeile.
- Verwenden Sie einen Winkelmesser, um den Winkel zwischen Ihren beiden Linien zu messen. Dies ist der "Strahlwinkel" und beschreibt den Winkel, der von der Lichtquelle hell ausgeleuchtet wird.
- Um den Feldwinkel zu ermitteln, wiederholen Sie diese Schritte, markieren Sie jedoch die beiden Punkte, an denen die Strahlintensität 10 % des maximalen Pegels erreicht.
Methode 2 von 2: Messen der relativen Intensität mit einem selbstgebauten Gerät
Schritt 1. Verwenden Sie dies, um Lichtquellen zu vergleichen
Dieses Gerät lässt sich nach einem kleinen Einkaufsbummel einfach zu Hause aufbauen. Nach seiner Bestandsaufnahme als "Joly-Photometer" bezeichnet, kann es verwendet werden, um die relative Intensität zweier Lichtquellen zu messen. Mit ein wenig physikalischem Wissen (siehe unten) können Sie herausfinden, welche Ihrer Glühbirnen mehr Licht abgibt und welche für den Stromverbrauch am effizientesten sind.
Relative Messungen geben Ihnen kein Ergebnis in Einheiten. Sie wissen genau, wie sich zwei Lichtintensitäten vergleichen, können sie aber nicht mit einer dritten Intensität in Beziehung setzen, ohne das Experiment zu wiederholen
Schritt 2. Schneiden Sie eine Scheibe Paraffinwachs in zwei Hälften
Kaufe eine Packung Paraffinwachs in einem Baumarkt oder Lebensmittelgeschäft und ziehe eine 0,55 Kilogramm schwere Platte heraus. Mit einem scharfen Messer die Platte in zwei gleich große Stücke schneiden.
Schneiden Sie die Platte langsam durch, um ein Abbrechen von Teilen zu vermeiden
Schritt 3. Sandwich Aluminiumfolie zwischen die Paraffinstücke
Reißen Sie ein Stück Aluminiumfolie ab und legen Sie es auf eines der beiden Paraffinstücke, sodass die Oberseite vollständig bedeckt ist. Legen Sie das zweite Stück Paraffin auf das Aluminium.
Schritt 4. Drehen Sie das "Sandwich" vertikal
Damit dieses Gerät funktioniert, müssen wir es auf das Ende stellen, so dass das Folienblatt in der Mitte vertikal ist. Wenn Ihr Wachs nicht von alleine steht, können Sie es vorerst waagerecht halten. Denken Sie daran, dass die Schachtel, die Sie konstruieren, so gestaltet sein sollte, dass das Wachs vertikal in Position gehalten wird.
Sie können zwei Gummibänder verwenden, um den Block zusammenzuhalten. Legen Sie einen in die Nähe der Oberseite des Sandwichs und den anderen in die Nähe des Bodens
Schritt 5. Schneiden Sie drei Fenster in einen Karton
Wählen Sie eine Schachtel, die gerade groß genug ist, um Ihren Wachsblock aufzunehmen. Die Verpackung, in der das Wachs verkauft wurde, funktioniert oft gut. Verwenden Sie ein Lineal und eine Schere, um drei Fenster in die Schachtel zu schneiden:
- Schneiden Sie zwei Fenster auf gegenüberliegenden Seiten, genau die gleiche Größe. Jedes Fenster zeigt eine andere Hälfte des Paraffins, sobald der Block hineingelegt wird.
- Schneiden Sie ein drittes Fenster beliebiger Größe in die Vorderseite der Schachtel. Dies sollte zentriert sein, damit Sie beide Hälften des Paraffinblocks auf beiden Seiten der Aluminiumfolie sehen können.
Schritt 6. Geben Sie das Paraffin in die Schachtel
Halten Sie die Aluminiumfolie zwischen den beiden Paraffin-Wachsblöcken in einer vertikalen Position. Möglicherweise müssen Sie Klebeband, kleine Kartonstücke oder beides verwenden, um die Wachsblöcke aufrecht und parallel zu den gegenüberliegenden Fensterseiten zu halten und die Folie dazwischen zu berühren.
Wenn der Karton oben offen ist, decken Sie ihn mit einem anderen Stück Karton oder einer anderen Lichtschranke ab
Schritt 7. Entscheiden Sie sich für eine "Referenzpunkt"-Lichtquelle
Wählen Sie eine der Lichtquellen, die Sie als "Standardkerze" vergleichen, die Sie als Basis für die Intensität verwenden. Wenn Sie mehr als zwei Lichtquellen vergleichen, verwenden Sie diese Lichtquelle bei jedem Vergleich.
Schritt 8. Ordnen Sie zwei Lichtquellen in einer geraden Linie an
Platzieren Sie zwei Glühbirnen, LEDs oder andere Lichtquellen auf einer ebenen Fläche in einer geraden Linie. Der Abstand zwischen ihnen sollte deutlich größer sein als die Breite der von Ihnen erstellten Box.
Schritt 9. Platzieren Sie das Photometer zwischen den Lichtquellen
Das Photometer sollte sich auf exakt gleicher Höhe wie die Lichtquellen befinden, damit die Lichter die Wachsblöcke durch die Seitenfenster vollständig ausleuchten. Denken Sie daran, dass die Lichtquellen einen angemessenen Abstand haben sollten, um eine gleichmäßige Beleuchtung zu ermöglichen.
Schritt 10. Schalten Sie alle anderen Lichter im Raum aus
Schließen Sie alle Fenster, Jalousien oder Jalousien, damit nur das Licht der Testlichtquellen auf die Blöcke trifft.
Schritt 11. Passen Sie die Box an, bis beide Wachsblöcke gleich hell sind
Bewegen Sie das Photometer zur Seite mit dem Dimmerwachs. Beobachten Sie durch das Frontfenster, wie Sie die Position der Box anpassen, und stoppen Sie, wenn beide Wachsblöcke gleich hell erscheinen.
Schritt 12. Messen Sie den Abstand zwischen dem Photometer und jeder Lichtquelle
Messen Sie mit einem Maßband den Abstand von der Aluminiumfolie zu Ihrer gewählten "Referenzpunkt"-Lichtquelle. Wir nennen das d1. Schreiben Sie dies auf, messen Sie dann den Abstand von der Alufolie zur Lichtquelle auf der gegenüberliegenden Seite, d2.
Sie können die Entfernung mit jeder beliebigen Einheit messen, aber achten Sie darauf, diese nicht zu vermischen. Wenn Ihre Messung beispielsweise in Fuß und Zoll erfolgt, konvertieren Sie das Ergebnis in nur Zoll
Schritt 13. Verstehen Sie die beteiligte Physik
Die Helligkeit der Blöcke nimmt mit dem Quadrat der Entfernung ab, da wir die Lichtmenge messen, die auf eine zweidimensionale Fläche fällt, aber das Licht durch ein dreidimensionales Volumen strahlt. Mit anderen Worten, wenn sich eine Lichtquelle doppelt so weit entfernt (x2), wird das von ihr erzeugte Licht auf die vierfache Fläche verteilt (x22). Wir können die Helligkeit schreiben als "I / d2
- I ist die Intensität und d ist die Distanz, genau wie wir sie in den vorherigen Schritten verwendet haben.
- Technisch wird das, was wir als Helligkeit beschrieben haben, bezeichnet als Beleuchtungsstärke in diesem Kontext.
Schritt 14. Verwenden Sie dieses Wissen, um nach der relativen Intensität aufzulösen
Wenn beide Blöcke gleich hell erscheinen, ist ihre "Beleuchtungsstärke" gleich. Wir können dies als Formel schreiben und dann neu anordnen, um nach I. aufzulösen2, oder die relative Intensität der zweiten Lichtquelle:
- ich1/D12 = ich2/D22
- ich2 = ich1(D22/D12)
- Da wir nur die relative Intensität messen oder vergleichen, können wir einfach sagen: I1 = 1. Dadurch wird unsere Formel einfach: I2 = d22/D12
- Nehmen wir zum Beispiel den Abstand d1 zu unserem Referenzpunkt Lichtquelle 2 Fuß (0,6 Meter) beträgt und dass der Abstand d2 zu unserer zweiten Lichtquelle beträgt 5 Fuß (1,5 Meter):
- ich2 = 52/22 = 25/4 = 6.25
- Die zweite Lichtquelle hat eine Intensität 6,25 mal größer als die erste Lichtquelle.
Schritt 15. Berechnen Sie die Effizienz
Wenn Sie Glühbirnen verwenden, auf denen eine Wattzahl angegeben ist, z. B. "60 W" für "60 Watt", so viel Strom verbraucht die Glühbirne. Teilen Sie die relative Intensität der Glühbirne durch diese Leistung, um herauszufinden, wie effizient die Glühbirne im Vergleich zu Ihren anderen Lichtquellen ist. Zum Beispiel:
- Eine 60-Watt-Glühbirne mit einer relativen Intensität von 6 hat eine relative Effizienz von 6/60 = 0,1.
- Eine 40-Watt-Glühbirne mit einer relativen Intensität von 1 hat eine relative Effizienz von 1/40 = 0,025.
- Da 0,1 / 0,025 = 4 ist, ist die 60-W-Glühbirne viermal so effizient bei der Umwandlung von elektrischer Energie in Licht. Beachten Sie, dass es immer noch mehr Strom verbraucht als die 40-W-Glühbirne und Sie daher mehr Geld kosten. Effizienz sagt Ihnen nur, wie viel "Knall für Ihr Geld" Sie bekommen.
