Valgustustihedus

Suuruse nimi: valgustustihedus

Suuruse tähis: E või Ev

SI ühiku nimi: luks

SI ühiku tähis: lx

Valgustustihedus (ingl k illuminance) ehk valgustatus ehk valgustustugevus on valgussuurus, mis väljendab valgustatava pinna ühikule langevat valgusvoogu.

Valgustustiheduse ühik on luks, kusjuures 1 lx = 1 lm/m². Seega kui 1 ruutmeetri suurusele pinnale langeb valgusvoog 1 luumen, siis on selle pinna valgustustihedus 1 luks.

Valgustustiheduse definitsioon

valgustustihedus E (pinna punktis) on antud punkti sisaldavale pinnaelemendile langeva valgusvoo dΦ ja selle elemendi pindala dA jagatis:

$E\,=\,{\frac {\mathrm {d} \Phi }{\mathrm {d} A}}.$

Juhul kui valgustustihedus on pindala A ulatuses konstantne, pole vaja diferentsiaalsuurusi kasutada ja valgustustiheduse saab arvutada valemiga

$E\,=\,{\frac {\Phi }{A}}.$

Seesama lihtne valem on kasutatav samuti siis, kui valgusvoog pinna eri punktides pole küll ühesuurune, kuid Φ väljendab valgusvoo keskmist väärtust.

Valgustustihedust saab avaldada ka pinda valgustava allika valgustugevuse I kaudu:

$E\,=\,{\frac {I}{r^{2}}}\cdot \cos \,\vartheta ,$

kus

r on valgustatava pinna kaugus valgusallikast,

ϑ on nurk pinna normaali (ristsirge) ja valgusallika suuna vahel.

Nagu valemist näha, väheneb valgustustihedus koos kauguse r ruuduga. Valem kehtib punktvalgusallika korral (selliseks allikaks võib lugeda nt läbipaistva kolviga lambi hõõgniidi).

Avanurk α	Ruuminurk Ω
360°	(4π =) 12,566 sr
270°	10,726 sr
180°	(2π =) 6,283 sr
120°	(π =) 3,142 sr
90°	1,840 sr
65,541°	1 sr
60°	0,842 sr
45°	0,478 sr
30°	0,214 sr
10°	0,0239 sr
5°	0,00598 sr
2°	0,000957 sr
1°	0,000239 sr

Arvutusnäide

Laevalgusti jaotab valgusvoo 500 luumenit ühtlaselt alumisse poolruumi (ruuminurka Ω = 2π steradiaani), siis valgustugevus selles poolruumis

$I\,=\,{\frac {\Phi }{\Omega }}\,=\,{\frac {500\ \mathrm {luumenit} }{2\,\mathrm {\pi } \ \mathrm {steradiaani} }}\,=\,80\ \mathrm {kandelat}$

ja valgustustihedus valgusti all nt 1.8 m kaugusel asuva laua pinnal normaali suunas (ϑ = 0)

$E\,=\,{\frac {80}{1,8^{2}}}\cdot \,\cos \,0^{\circ }\,=\,25\ \mathrm {lx} .$

Kui sama valgusvooga (500 lm) valgusallikas on laualambis, mis jaotab valgusvoo 90-kraadise nurga all (vastavalt ruuminurgas Φ =1,842 sr), siis valgustugevus I = 500/1,842 = 272 cd ning valgustustihedus pinna punktis, mis on valgusallikast 0,75 m kaugusel ja kiirtekimp langeb sellesse punkti nurga all ϑ = 45° (cos 45° = 0,707),

$E\,=\,{\frac {272}{0,75^{2}}}\cdot 0,707\,=\,342\,\mathrm {lx} .$

Valgustustiheduse näiteid

Valgustustihedus

• maapinnal selge taeva korral suvel – 20 000 lx;
• filmivõtetel stuudios – 10 000 lx;
• lugemiseks ja kirjutamiseks, arvutitööks – 300 kuni 500 lx, peentöödeks kuni 1500 lx;
• üldvalgustuseks elutoas või köögis – 200 lx, trepikojas – 150 lx, esikus – 100 lx;
• tänavalgustuseks – 5–10 lx;
• küünalal 1 m kaugusel – 1 lx.

Valgustustihedust mõõdetakse luksmeetriga.

Vaata ka

• Fotomeetria