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Ausbreitung des Lichts:

Die vereinfachte Annahme lautet, dass sich Licht in einem homogenen Medium von einer punktförmigen Lichtquelle geradlinig ausbreitet.



In einem gleich bleibenden Raumwinkel W sind die durch die Flächen A1 und A2 gehenden Lichtstromanteile DF1 und DF2 bezogen auf den Raumwinkel konstant, das bedeutet, dass die Lichtstärke I konstant bleibt:


Der Lichtstromanteil durchdringt innerhalb des gleichen Raumwinkels die Flächen A1 und A2, die sich mit wachsendem Abstand von Ursprung quadratisch vergrößern. Aus diesem Grunde verkleinert sich die Beleuchtungsstärke quadratisch bei Vergrößerung des Radius:



Dadurch, dass der Beobachter nicht immer senkrecht auf die jeweilge Leuchtfläche A schaut, muss Ausdruck "cos e" eingeführt werden.



Das fotometrische Grundgesetz geht von der Annahme aus, dass die Wellennatur des Lichtes vernachlässigt werden kann, da die betrachteten Zeiten und Längen wesentlich größer als die Periodendauern und Wellenlängen sind. In einem optisch klaren Medium breitet sich Licht also gradlinig aus. Die Leuchtdichte ist das Verhältnis aus Lichtstärkeanteil zur Flächenprojektion:


Da die Lichtstärke der Quotient aus Lichtstrom zu Raumwinkel ist ergibt sich also daraus:



Da sich das Licht nach der Annahme gradlinig ausbreitet bedeutet das, dass es egal ist, welche Richtung das Licht hat. Da heißt also, dass gleichzeitig auch gilt:



Ganz allgemein hat das fotometrische Grundgesetz also die Form:



 

Für die Ableitung des fotometrischen Entfernungsgesetzes benötigt ebenfalls das fotometrische Grundgesetz. Die Beleuchtungsstärke E ist gegeben durch die Ableitung des Lichtstromes F zur Empfängerfläche A2:



Da das richtungsunabhängige fotometrische GrundgesetzF = L · dA1 · (cos e1) · dW1 gilt, bedeutet das für die Leuchtdichte:


Auf der anderen Seite kann man wegen der Richtungsunabhängigkeit des fotometrischen Enfernungsgesetzes folgendes sagen:



Mit anderen Worten: Die Beleuchtungsstärke ist quadratisch abhängig vom Abstand.
Nähert man sich eine leuchtenden Fläche, beispielsweise man halbiert den Abstand, dann ist die Belechtungstäke viermal so groß !

Die Beleuchtungsstärke sollte am Boden zwischen 500 und 1000 Lux betragen.