قوانين الإضاءة

قانون التربيع العكسي للإضاءة

يذكر هذا القانون أن الإضاءة (E) في أي نقطة على مستوى عمودي على الخط الذي يربط النقطة والمصدر تكون عكسياً نسبية لمربع المسافة بين المصدر والمستوى.

حيث I هي شدة الإضاءة في اتجاه معين.

لنفترض وجود مصدر بإضاءة شديدة I في اتجاه معين. من هذا المصدر تُؤخذ مسافتان كنصف قطر يجعلان هذا المصدر مركزاً.

وفقاً للمخطط أعلاه، فإن النصفين القطرتين هما r1 و r2. عند المسافة r1 يتم أخذ منطقة سطحية أساسية dA1. في اتجاه dA1، يتم النظر إلى dA2 عند المسافة r2.
dA1 و dA2 ضمن زاوية صلبة Ω بنفس توزيع شدة الضوء Φ.
تستقبل المنطقة dA1 عند r1 نفس كمية شدة الضوء التي تستقبلها المنطقة dA2 عند r2 لأن الزاوية الصلبة هي نفسها.

ومن جديد، الزاوية الصلبة لكلتا السطحين الأساسيتين

الإضاءة عند المسافة

الإضاءة عند المسافة

الآن، من المعادلة (i) نحصل على،

الآن في المعادلة (iii)،

هذا يشير إلى العلاقة المعروفة لقانون التربيع العكسي للمصادر النقطية.
يلاحظ أن الإضاءة تتغير عكسياً بالنسبة لمربع المسافة بين النقطة المضاءة والمصدر.
إذا لم يكن مصدر الضوء نقطة، يمكننا اعتبار هذا المصدر الكبير كمجموع العديد من المصادر النقطية.
يمكن تطبيق هذه العلاقة على جميع مصادر الضوء.

قانون جيب التمام للإضاءة

يذكر القانون أن الإضاءة عند نقطة على مستوى تكون متناسبة مع جيب التمام للزاوية التي يسقط عليها الضوء (الزاوية بين اتجاه الضوء الوارد والعمودي على المستوى).

هذه هي معادلة إضاءة مصدر نقطة.
حيث Iθ هي شدة الإضاءة للمصدر في اتجاه النقطة المضاءة، Ɵ هي الزاوية بين العمودي على المستوى الذي يحتوي على النقطة المضاءة والخط الذي يربط المصدر بالنقطة المضاءة، وd هي المسافة إلى النقطة المضاءة.

ولكن بالنسبة للمصادر غير النقطية، يمكن تحليل قانون جيب التمام للإضاءة من حيث تدفق الضوء بدلاً من شدة الإضاءة.
تتغير الإضاءة أو الكثافة السطحية لتدفق الضوء المستلم بواسطة منطقة أساسية مع المسافة من مصدر الضوء وزاوية المنطقة الأساسية بالنسبة لاتجاه تدفق الضوء.
تحدث الإضاءة القصوى عندما يستقبل عنصر المنطقة تدفق الضوء بشكل عمودي على سطحه.
عندما يكون عنصر المنطقة مائل بالنسبة لاتجاه تدفق الضوء، تنخفض الإضاءة أو كثافة التدفق على السطح الأساسي. يمكن فهم ذلك بطرقين.

1. لا يمكن للعنصر الأساسي المائل (δA) التقاط كل تدفق الضوء الذي كان يستقبله سابقاً، وبالتالي تنخفض الإضاءة.

2. إذا زاد حجم العنصر الأساسي (δA)، تنخفض الإضاءة

   

   .

في حالة (1) عندما يكون العنصر δA مائلاً بزاوية Ɵ، فإن كمية تدفق الضوء المحتجز δA تعطى بواسطة

لذا فإن تدفق الضوء المستلم بواسطة δA ينخفض بمقدار cosƟ.
الآن الإضاءة عند δA هي

في حالة (2) إذا كان كل تدفق الضوء المحتجز بواسطة العنصر الأكبر δA’ :

لذا فإن الإضاءة تصبح

تعطي كلتا الحالتين هذه

بيان: احترم الأصلي، المقالات الجيدة مستحقة للتبادل، إذا كان هناك انتهاك يرجى الاتصال لحذف.