วิธีวัดความเข้มของแสง (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: Robert Blare | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-12 00:17

การวัดความเข้มของแสงเป็นสิ่งสำคัญเมื่อออกแบบการจัดแสงในห้องหรือเตรียมถ่ายภาพ คำว่า "ความเข้ม" ถูกใช้ในรูปแบบต่างๆ ดังนั้นโปรดใช้เวลาสักครู่เพื่อเรียนรู้ว่าหน่วยใดและวิธีการวัดที่ตรงกับเป้าหมายของคุณ ช่างภาพมืออาชีพและผู้ติดตั้งระบบแสงมักจะใช้เครื่องวัดแสงแบบดิจิทัล แต่คุณสามารถสร้างเครื่องวัดแสงแบบเปรียบเทียบง่ายๆ ที่เรียกว่า Joly photometer ได้

ขั้นตอน

วิธีที่ 1 จาก 2: การวัดความเข้มของแสงสำหรับห้องหรือแหล่งกำเนิดแสง

ขั้นตอนที่ 1. ทำความเข้าใจโฟโตมิเตอร์ที่วัดค่าลักซ์และเชิงเทียน

เหล่านี้เป็นหน่วยที่อธิบายความเข้มของแสงบนพื้นผิว หรือความส่องสว่าง โฟโตมิเตอร์ที่วัดค่านี้มักจะเป็นสิ่งที่ผู้คนกำลังมองหาเมื่อต้องการตั้งค่าการถ่ายภาพ หรือทดสอบว่าห้องสว่างเกินไปหรือมืดเกินไป

เครื่องวัดแสงบางตัวใช้สำหรับแสงประเภทต่างๆ ตัวอย่างเช่น อาจให้ผลลัพธ์ที่แม่นยำกว่าเมื่อใช้วัดแสงโซเดียม
คุณยังสามารถซื้อ "เครื่องวัดแสง" ในร้านแอพของอุปกรณ์มือถือบางแห่งได้ ตรวจสอบบทวิจารณ์ก่อน เนื่องจากแอปเหล่านี้บางแอปไม่ถูกต้อง
Lux เป็นมาตรฐานสมัยใหม่ที่ได้รับการยอมรับ แต่อุปกรณ์บางอย่างยังคงวัดเป็นเชิงเทียน ใช้เครื่องคิดเลขออนไลน์นี้เพื่อแปลงระหว่างพวกเขา

ขั้นตอนที่ 2 รู้วิธีตีความหน่วยความส่องสว่าง

ต่อไปนี้คือตัวอย่างบางส่วนของการวัดความส่องสว่างทั่วไป เพื่อช่วยให้คุณพิจารณาว่าแสงของคุณต้องเปลี่ยนหรือไม่:

งานสำนักงานส่วนใหญ่ทำได้อย่างสะดวกสบายที่ 250 – 500 ลักซ์ (23–46 ฟุตแคนเดิล)
ซุปเปอร์มาร์เก็ตหรือพื้นที่ทำงานที่เกี่ยวข้องกับการวาดภาพหรืองานรายละเอียดอื่น ๆ มักจะให้แสงสว่างที่ 750 - 1, 000 ลักซ์ (70–93 ฟุตเทียน) ช่วงบนสุดของช่วงนี้เทียบเท่ากับพื้นที่ในร่มถัดจากหน้าต่างในวันที่อากาศแจ่มใส

ขั้นตอนที่ 3 ทำความเข้าใจเกี่ยวกับลูเมนและความส่องสว่าง

หากป้ายหลอดไฟหรือโคมไฟหรือโฆษณากล่าวถึง "ลูเมน" แสดงว่าพลังงานทั้งหมดถูกปล่อยออกมาเป็นแสงที่มองเห็นได้เท่าใด แนวคิดที่เรียกว่า ความสว่าง. นี่คือสิ่งที่คุณต้องรู้:

"ลูเมนเริ่มต้น" อธิบายว่าแสงจะดับไปมากน้อยเพียงใดเมื่อแสงเสถียรแล้ว ใช้เวลาประมาณ 100 ชั่วโมงในการใช้งานหลอดฟลูออเรสเซนต์และหลอด HID
"ค่าความสว่างเฉลี่ย" หรือ "ค่าลูเมนที่กำหนด" จะบอกคุณถึงความสว่างเฉลี่ยโดยประมาณตลอดช่วงอายุของอุปกรณ์ ความสว่างที่แท้จริงจะสว่างกว่านี้ในช่วงแรก และจะหรี่ลงกว่านี้เมื่อใกล้สิ้นสุดอายุการใช้งานที่แนะนำของแหล่งกำเนิดแสง
หากต้องการทราบจำนวนลูเมนที่คุณต้องการ ให้ใช้ขั้นตอนด้านบนเพื่อกำหนดจำนวนเทียนส่องสว่างที่คุณต้องการในห้องหนึ่ง และคูณด้วยพื้นที่เป็นตารางฟุตของห้อง เล็งให้สูงกว่าผลลัพธ์สำหรับห้องที่มีผนังสีเข้ม และเล็งให้ต่ำกว่าสำหรับห้องที่มีแหล่งกำเนิดแสงหลักอื่นๆ

ขั้นตอนที่ 4 วัดมุมลำแสงและสนาม

ไฟฉายและอุปกรณ์อื่นๆ ที่เปล่งแสงในทิศทางที่แน่นอนสามารถอธิบายได้โดยใช้คำเพิ่มเติมสองคำนี้ คุณสามารถค้นหาสิ่งเหล่านี้ได้ด้วยตัวเองโดยใช้โฟโตมิเตอร์ที่วัดลักซ์หรือเชิงเทียน และด้วยไม้บรรทัดและไม้โปรแทรกเตอร์:

ถือโฟโตมิเตอร์โดยตรงในเส้นทางของลำแสงที่สว่างที่สุด เลื่อนไปมาจนกว่าคุณจะพบจุดที่มีความเข้มสูงสุด (ความสว่าง)
โดยอยู่ห่างจากแหล่งกำเนิดแสงเท่ากัน ให้ย้ายโฟโตมิเตอร์ไปในทิศทางเดียว จนกว่าความเข้มของแสงจะลดลงเหลือ 50% ของระดับสูงสุด ใช้เชือกตึงหรือเส้นตรงอื่นๆ เพื่อทำเครื่องหมายเส้นจากแหล่งกำเนิดแสงถึงจุดนี้
เดินไปอีกทางหนึ่งจนพบจุดที่อยู่ฝั่งตรงข้ามของลำแสงที่มีความสว่างสูงสุด 50% ทำเครื่องหมายบรรทัดใหม่จากจุดนี้
ใช้ไม้โปรแทรกเตอร์เพื่อวัดมุมระหว่างเส้นทั้งสองของคุณ นี่คือ "มุมลำแสง" และอธิบายมุมที่ส่องสว่างอย่างสว่างไสวด้วยแหล่งกำเนิดแสง
หากต้องการหามุมสนาม ให้ทำซ้ำขั้นตอนเหล่านี้ แต่ทำเครื่องหมายจุดสองจุดที่ความเข้มของลำแสงถึง 10% ของระดับสูงสุด

วิธีที่ 2 จาก 2: การวัดความเข้มสัมพัทธ์ด้วยอุปกรณ์ทำเอง

ขั้นตอนที่ 1 ใช้สิ่งนี้เพื่อเปรียบเทียบแหล่งกำเนิดแสง

อุปกรณ์นี้สร้างเองได้ง่ายๆ ที่บ้านหลังจากออกไปช็อปปิ้งเพียงเล็กน้อย หลังจากสินค้าคงคลังที่เรียกว่า "Joly photometer" สามารถใช้วัดความเข้มสัมพัทธ์ของแหล่งกำเนิดแสงสองแห่งได้ ด้วยความรู้เล็กน้อยเกี่ยวกับฟิสิกส์ที่ให้ไว้ด้านล่าง คุณจะสามารถค้นพบได้ว่าหลอดไฟชนิดใดของคุณให้แสงสว่างมากกว่า และหลอดใดมีประสิทธิภาพมากที่สุดสำหรับปริมาณพลังงานที่ใช้

การวัดแบบสัมพัทธ์จะไม่ให้ผลลัพธ์ในรูปของหน่วย คุณจะทราบได้อย่างชัดเจนว่าความเข้มแสงสองระดับเปรียบเทียบกันอย่างไร แต่จะไม่สามารถเชื่อมโยงกับความเข้มแสงที่สามได้โดยไม่ต้องทำการทดสอบซ้ำ

ขั้นตอนที่ 2. ตัดแผ่นพาราฟินแว็กซ์ครึ่งหนึ่ง

ซื้อแพ็คเกจแว็กซ์พาราฟินจากร้านฮาร์ดแวร์หรือร้านขายของชำ แล้วดึงแผ่นขนาด ¼ ปอนด์ (0.55 กิโลกรัม) ออกมาหนึ่งแผ่น ใช้มีดคมๆ ตัดแผ่นเป็นสองชิ้นเท่าๆ กัน

ตัดแผ่นพื้นอย่างช้าๆเพื่อหลีกเลี่ยงการแตกเป็นชิ้น

ขั้นตอนที่ 3 แซนวิชอลูมิเนียมฟอยล์ระหว่างชิ้นพาราฟิน

ฉีกแผ่นอลูมิเนียมฟอยล์ออกแล้ววางทับบนแผ่นพาราฟินชิ้นใดชิ้นหนึ่ง ปิดผิวด้านบนให้สนิท วางพาราฟินชิ้นที่สองไว้บนอะลูมิเนียม

ขั้นตอนที่ 4. หมุน "แซนวิช" ในแนวตั้ง

เพื่อให้อุปกรณ์นี้ใช้งานได้ เราจะต้องวางอุปกรณ์ไว้ที่ปลาย เพื่อให้แผ่นฟอยล์ตรงกลางเป็นแนวตั้ง หากแว็กซ์ของคุณไม่ขึ้นเอง คุณสามารถวางขี้ผึ้งในแนวนอนไว้ก่อนได้ เพียงจำไว้ว่ากล่องที่คุณจะสร้างควรได้รับการออกแบบมาเพื่อให้ขี้ผึ้งอยู่ในตำแหน่งแนวตั้ง

คุณสามารถใช้แถบยางสองอันเพื่อยึดบล็อกไว้ด้วยกัน วางอันหนึ่งไว้ใกล้ด้านบนของแซนวิชและอีกอันไว้ใกล้ด้านล่าง

ขั้นตอนที่ 5. ตัดหน้าต่างสามบานลงในกล่องกระดาษแข็ง

เลือกกล่องที่ใหญ่พอที่จะใส่บล็อกแว็กซ์ของคุณ บรรจุภัณฑ์ที่แว็กซ์ขายมักจะใช้ได้ผลดี ใช้ไม้บรรทัดและกรรไกรตัดหน้าต่างสามบานในกล่อง:

ตัดหน้าต่างสองบานที่ด้านตรงข้ามขนาดเท่ากันทุกประการ แต่ละหน้าต่างจะมองเห็นพาราฟินครึ่งหนึ่งที่แตกต่างกัน เมื่อวางบล็อกไว้ข้างใน
ตัดหน้าต่างที่สามทุกขนาดที่ด้านหน้ากล่อง สิ่งนี้ควรอยู่ตรงกลาง เพื่อให้คุณสามารถดูบล็อกพาราฟินทั้งสองครึ่ง ที่ด้านใดด้านหนึ่งของฟอยล์อลูมิเนียม

ขั้นตอนที่ 6. ใส่พาราฟินลงในกล่อง

เก็บฟอยล์อลูมิเนียมระหว่างบล็อกขี้ผึ้งพาราฟินทั้งสองบล็อกในแนวตั้ง คุณอาจต้องใช้เทป กระดาษแข็งชิ้นเล็กๆ หรือทั้งสองอย่างเพื่อให้บล็อกแว็กซ์ตั้งตรงและขนานกับด้านที่เป็นหน้าต่างของฝ่ายตรงข้าม และแตะฟอยล์ระหว่างพวกมัน

หากกล่องเปิดอยู่ด้านบน ให้ปิดด้วยกระดาษแข็งอีกแผ่นหรือแผงกั้นแสงอื่นๆ

ขั้นตอนที่ 7 ตัดสินใจเลือกแหล่งกำเนิดแสง "จุดอ้างอิง"

เลือกแหล่งกำเนิดแสงที่คุณจะเปรียบเทียบเป็น "เทียนมาตรฐาน" ซึ่งคุณจะใช้เป็นพื้นฐานสำหรับความเข้ม หากคุณกำลังเปรียบเทียบแหล่งกำเนิดแสงมากกว่าสองแหล่ง คุณจะใช้แหล่งกำเนิดแสงนี้ทุกครั้งที่เปรียบเทียบ

ขั้นตอนที่ 8 จัดเรียงแหล่งกำเนิดแสงสองแห่งเป็นเส้นตรง

วางหลอดไฟ LED หรือแหล่งกำเนิดแสงอื่นๆ สองดวงบนพื้นผิวเรียบเป็นเส้นตรง ระยะห่างระหว่างพวกเขาควรจะมากกว่าความกว้างของกล่องที่คุณทำอย่างมาก

ขั้นตอนที่ 9 วางโฟโตมิเตอร์ระหว่างแหล่งกำเนิดแสง

โฟโตมิเตอร์ควรมีความสูงเท่ากับแหล่งกำเนิดแสง เพื่อให้แสงส่องผ่านบล็อกขี้ผึ้งผ่านหน้าต่างด้านข้างได้อย่างสมบูรณ์ โปรดจำไว้ว่า แหล่งกำเนิดแสงควรอยู่ห่างออกไปพอสมควร เพื่อให้มีแสงสว่างเพียงพอ

ขั้นตอนที่ 10. ปิดไฟอื่นๆ ทั้งหมดในห้อง

ปิดหน้าต่าง ม่านบังตา หรือมู่ลี่เพื่อให้แสงจากแหล่งกำเนิดแสงทดสอบเท่านั้นที่กระทบกับบล็อก

ขั้นตอนที่ 11 ปรับกล่องจนกว่าบล็อกแว็กซ์ทั้งสองจะสว่างเท่ากัน

เลื่อนโฟโตมิเตอร์ไปด้านข้างด้วยแว็กซ์หรี่ไฟ มองผ่านหน้าต่างด้านหน้าในขณะที่คุณปรับตำแหน่งของกล่อง และหยุดเมื่อบล็อกแว็กซ์ทั้งสองแท่งสว่างเท่ากัน

ขั้นตอนที่ 12. วัดระยะห่างระหว่างโฟโตมิเตอร์กับแหล่งกำเนิดแสงแต่ละแหล่ง

ใช้เทปวัดเพื่อวัดระยะห่างจากฟอยล์อะลูมิเนียมไปยังแหล่งกำเนิดแสง "จุดอ้างอิง" ที่คุณเลือก เราจะเรียกสิ่งนี้ว่า d1. เขียนลงไป แล้ววัดระยะห่างจากอลูมิเนียมฟอยล์ถึงแหล่งกำเนิดแสงที่อยู่ฝั่งตรงข้าม d2.

คุณสามารถวัดระยะทางโดยใช้หน่วยใดก็ได้ แต่อย่าผสมกัน ตัวอย่างเช่น หากหน่วยวัดของคุณมีหน่วยเป็นฟุตและนิ้ว ให้แปลงผลลัพธ์เป็นหน่วยนิ้วเท่านั้น

ขั้นตอนที่ 13 ทำความเข้าใจฟิสิกส์ที่เกี่ยวข้อง

ความสว่างของบล็อกจะลดลงตามกำลังสองของระยะทาง เนื่องจากเรากำลังวัดปริมาณแสงที่ตกกระทบพื้นที่สองมิติ แต่แสงนั้นแผ่ผ่านปริมาตรสามมิติ กล่าวอีกนัยหนึ่ง เมื่อแหล่งกำเนิดแสงเคลื่อนที่ห่างออกไปสองเท่า (x2) แสงที่สร้างจะกระจายไปทั่วพื้นที่สี่เท่า (x2²). เราสามารถเขียนความสว่างเป็น "I / d²

I คือความเข้มข้น และ d คือระยะทาง เช่นเดียวกับที่เราใช้ในขั้นตอนก่อนหน้า
ในทางเทคนิค สิ่งที่เราอธิบายว่าความสว่างเรียกว่า ความสว่าง ในบริบทนี้.

ขั้นตอนที่ 14. ใช้ความรู้นี้เพื่อแก้ปัญหาความเข้มสัมพัทธ์

เมื่อบล็อกทั้งสองมีความสว่างเท่ากัน "ความสว่าง" จะเท่ากัน เราสามารถเขียนเป็นสูตรแล้วจัดเรียงใหม่เพื่อแก้หา I₂หรือความเข้มสัมพัทธ์ของแหล่งกำเนิดแสงที่สอง:

ผม₁/NS₁² = ฉัน₂/NS₂²
ผม₂ = ฉัน₁(NS₂²/NS₁²)
เนื่องจากเราวัดแค่ความเข้มสัมพัทธ์ หรือเปรียบเทียบอย่างไร เราจึงพูดได้ว่า I₁ = 1 นี่จะทำให้สูตรของเราง่าย: I₂ = d₂²/NS₁²
ตัวอย่างเช่น สมมุติว่าระยะทาง d₁ แหล่งกำเนิดแสงจุดอ้างอิงของเราคือ 2 ฟุต (0.6 เมตร) และระยะทางd₂ แหล่งกำเนิดแสงที่สองของเราคือ 5 ฟุต (1.5 เมตร):
ผม₂ = 5²/2² = 25/4 = 6.25
แหล่งกำเนิดแสงที่สองมีความเข้ม มากกว่า 6.25 เท่า กว่าแหล่งกำเนิดแสงแรก

ขั้นตอนที่ 15. คำนวณประสิทธิภาพ

หากคุณกำลังใช้หลอดไฟที่มีกำลังวัตต์กำกับอยู่ เช่น "60W" สำหรับ "60 วัตต์" นั่นคือปริมาณพลังงานไฟฟ้าที่หลอดไฟใช้ แบ่งความเข้มสัมพัทธ์ของหลอดไฟด้วยกำลังนี้เพื่อดูว่าหลอดไฟมีประสิทธิภาพเพียงใด เทียบกับแหล่งกำเนิดแสงอื่นๆ ของคุณ ตัวอย่างเช่น:

หลอดไฟ 60 วัตต์ที่มีความเข้มสัมพัทธ์เท่ากับ 6 มีประสิทธิภาพสัมพัทธ์ 6/60 = 0.1
หลอดไฟ 40 วัตต์ที่มีความเข้มสัมพัทธ์เท่ากับ 1 มีประสิทธิภาพสัมพัทธ์เท่ากับ 1/40 = 0.025
เนื่องจาก 0.1 / 0.025 = 4 หลอดไฟ 60W จึงมีประสิทธิภาพในการเปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็นแสงสี่เท่า โปรดทราบว่ามันจะยังคงใช้พลังงานมากกว่าหลอด 40W และทำให้คุณต้องเสียเงินมากขึ้น ประสิทธิภาพจะบอกคุณว่า "คุ้มค่า" แค่ไหนที่คุณได้รับ