|
Посетитель
 |
Эксперимент по проверке эффективности отражателей (страница 3) |
|
Уже достаточно давно зрело желание проверить эффективность применения отражателей. Причем не субъективно, на глазок – стало ярче или нет, а при помощи инструментального измерения. Да еще и не в отрыве от реальных условий работы (как это сделано в упоминаемой мною не раз ссылке http://www.hereinspa... где и лампа всего одна, и находится все это в воздухе), а конкретно в моем аквариуме, с моими же лампами и рефлекторами  В первом опыте солнечный элемент лежал на дне, примерно на одинаковом расстоянии от всех стенок (то есть в центре), высота столба воды 48 см. При снятой крышке и без отражателей прибор показал ток 70 мкА, при опущенной крышке – 110 мкА, при установленных отражателях и поднятой крышке – 135 мкА. Крышка изнутри оклеена алюминиевой фольгой (самоклеящаяся алюминиевая лента, которую используют вентиляционнщики). Во втором опыте солнечный элемент был опущен на глубину примерно 30 см. Результаты 175, 240 и 285 мкА соответственно. У поверхности воды плавает достаточно много разной растючки вроде кабомбы и веток хемиантуса, так что свет во всем аквариуме достаточно рассеянный, говорить о том, что элемент попадал в «фокус» какого-либо отражателя не приходится.  Дальше самое интересное и неоднозначное. Поскольку зависимость генерируемого элементом тока от его освещенности неизвестна, встает вопрос – как интерпретировать результаты? Я сделал следующее. В темной комнате на проводах подвесил маленькую (по размерам) галогеновую лампочку на 40 Вт (без каких либо отражателей и цоколя). Мне кажется, что с достаточно хорошей степенью приближения этот источник света можно считать точечным. Как известно, освещенность, создаваемая точечным источником света, обратно пропорциональна квадрату расстояния до него. Отодвигая или приближая солнечный элемент к лампе, нашел те положения, в которых прибор показывал тот же ток, что и в аквариуме. Вот они: 70 мкА – 23 см, 110 мкА – 18 см, 135 мкА – 16 см. И для второго случая: 175 мкА – 13,5 см, 240 мкА – 10,5 см, 285 мкА – 9 см. Если предыдущие рассуждения верны, то получаем, что использование отражателей дает прибавку в освещенности на дне (23/16) в квадрате = 2,1 раза и на глубине 30 см - (13,5/9) в квадрате = 2,25 раза. Забавно, что крышка, оклеенная алюминиевой фольгой, увеличивает освещенность в 1,6 раза, что тоже весьма неплохо. Лично для меня результат не кажется странным или удивительным. К примеру, на каждой упаковке с лампами Dennerle приведена табличка с замерами освещенности, создаваемой именно этой лампой, с отражателем и без такового, в зависимости от глубины какого-то их тестового аквариума. Можно сколько угодно потешаться над их рекламными ходами о «водорослевых провалах» и прочих «чудесах» спектра и другой лабуды. Но я не думаю, что немцы позволяют себе печатать на упаковке выдуманные цифры. Мы же верим тому, что лампа имеет мощность 54 Вт, длину 1047 мм и диаметр Т5? Почему же эта таблица должна быть заведомой ложью?  Впрочем, это не совсем в тему, прошу высказываться по сути эксперимента  . PS. Извиняюсь за отвратительное качество фотографий - не было поблизости обычного фотоаппарата, пришлось делать коммуникатором  . Изменено 30.5.11 автор Maksus Изменено 8.6.11 автор Button |
|
|
#1435481 |
|
На премодерации
|
|
DimkaSP мне думается что всё равно остается "мертвая зона" где лампа светит - на отражатель а от него на себя.... 
|
|
|
02/06/2011 22:42:59
#1437116 |
|
|
|
Посетитель
|
|
сообщение Tetera Угу, как пуля от выстрела над водой  . Да, какая-то часть света уйдет под воду, а какая-то в воздух, и вверх. Ибо, это - не лазер и рассеяние пока не отменили. Изменено 2.6.11 автор VITALL |
|
|
02/06/2011 22:54:03
#1437120 |
|
Постоянный посетитель
|
|
сообщение Игорь(щучий кошмар) разумеется речь не об этом, а о том, как сделать проще точнее не так.. проще - это оклеить потолок золотинкой))) или вообще не оклеивать точнее наверное будет сказать так: о том как сделать так, чтоб и светило лучше и не очень мучаться
|
|
|
02/06/2011 23:06:50
#1437127 |
|
Свой на Aqa.ru, Советник
 |
|
Crossover Попробовал кланяться алтарю ниже . Ламп не видно, даже в виде светового пятна или другого намёка. Т.е. не видно абсолютно. Похоже, что световой поток в акве замыкается почти полностью. Независимо от формы отражателей. И моё (немного провокационное ) высказывание про плоские отражатели не лишено смысла, а с ними реально очень светло, как солнце заглянуло в аквариум.Уж я бы переделал, если бы не понравилось... Затенять акву приходится щитолистником и риччией при 0,8 Вт/л. Изменено 2.6.11 автор e99 |
|
|
02/06/2011 23:29:21
#1437138 |
|
На премодерации
|
|
|
у себя сделал отражатели -2 штуки на аквариуме в виде призмы /- из матового дюраля-люминиевого |
|
|
03/06/2011 07:53:04
#1437210 |
|
|
|
Свой на Aqa.ru
|
|
e99 Ну я и говорю, у меня неправильные лампы... И они дают неправильный  . На полу перед аквариумом (если в комнате шибко темно) световое пятно, отображающее телеса рыб, плавающих у поверхности, блики аля металгалид - нет, это просто безобразие, ну почему у меня всё не как у нормальных людей...  И лимонник вот вместо аквариума в горшке на подоконнике растёт. Пора что-то менять в консерватории, однако!
|
|
|
03/06/2011 17:24:01
#1437461 |
|
|
|
|
Профиль двойная парабола мнимизирует мертвую зону над лампой. И эффект минимизации тем больше, чем меньше толщина оной. |
|
|
03/06/2011 18:05:43
#1437478 |
|
Свой на Aqa.ru
|
|
damien Lakovsky Вы о чём вообще? Высота отражателя, который стоит у меня - около 5 см "по глубине", с какого такого перепугу он должен 100% света вертикально в аквариум заворачивать? Чтобы добиться описанного вами эффекта, отражатель должен быть не менее 15-20 см глубиной и иметь дополнительно чёрную решётку для блокировки непараллельности на выходе (точное научное название не знаю, ставят в тех случаях, когда паразитная засветка недопустима). PS: И каким таким образом обычная Т8 ЛЛ может находиться "в фокусе" отражателя, который гнут самодельно исключительно по зрительным очучениям, а не по параболам? Изменено 3-6-2011 автор Crossover |
|
|
03/06/2011 19:17:39
#1437498 |
|
|
|
На премодерации
|
|
|
кстати, когда ставят параболу , то от чего собственно отталкиваются: от оси лампы или от её боковой поверхности. |
|
 03/06/2011 20:42:06#1437526 |
|
Посетитель
|
|
сообщение Crossover И краска специальная черная (многократное разное покрытие) для поглощения и насечка, как в объективах и корпусах старых немецких фотоаппаратов
|
|
|
03/06/2011 22:39:38
#1437591 |
|
Свой на Aqa.ru
|
|
|
Поскольку я чувствую, что народу лень ковырять учебник физики в разделе "Оптика", чтобы провести банальные математические вычисления, да и мне тоже лень доказывать, что я не баран, приведу фотографии, из которых вы сами сделайте вывод, какой кого устроит.    PS: Ах да, забыл ещё вопрос задать - а почему рыб-то видно при остром угле наблюдения? Чем луч света от рыбы таки лучше, чем такой же параллельный ему луч света от лампы? Ответ на этот вопрос даст объяснение пытливым умам, почему лампы на фото выглядят именно так, а не иначе. PPS: Обратимся к классике  Изменено 7-6-2011 автор Crossover |
|
|
07/06/2011 11:36:38
#1439180 |
|
|
|
|
|
Crossover Господа. В начале своего поста я описал идеальный случай - для которого 100%. Естественно лампа имеет конечную тощину и это сказывается на работе пары отражатель-лампа уменьшая это значение. Лампе T8 гораздо сложнее чем Т4 или Т5 быть в фокусе из-за различия их размеров. В данном случае чем выше отношение расстояние фокуса к диаметру лампы, тем эффективнее параболический отражатель. От размеров параболы также зависит площадь равномерной засветки дна. Чем шире растр параболы тем она больше, но меньше средняя освещенность площади. Именно поэтому расчет размеров параболы отражателя надо начинать исходя из количества ламп. В интеренете много программ для расчета требуемой параболы. Ввел данные - распечатал на картонке, вырезал, и гни себе спокойно. Второй метод изготовления ручной - изначально изгибается примерно параболический профиль отражателя, а затем со включенной лампой корректируются изгибы, таким образом чтобы при прямом угле видеть полностью равномерный засвет что на боковинах отражателя, что в середине от самой лампы. То есть лампа с отражателем должна составлять единое поле с примерно одинаковым засветом. Если это достигнуто - значит вы согнули параболический профиль с лампой в фокусе. В реалии получается что в отражателе под прямым углом действительно виден довольно равномерный засвет с небольшими затуханиями к краям отражателя и тонкими полосками недосвета по бокам от центра (лампы) - этот недостаток компенсируется двойной параболой. Из визуального представления лампы с отражателем можно сделать вывод: так как мы наблюдаем не только свет лампы, а еще примерно две такие же примерно равные по освещенности полосы на плечах параболы, то количество светового потока в нужном направлении увеличилось примерно на 200%. |
|
|
07/06/2011 13:25:32
#1439231 |
|
|
|
|
Отражатель глубиной 5см, никак нельзя сравнить по качеству работы с отражателем глубиной в 15см. Это наверняка понятно всем. И так же наверняка понятно всем, что эффективность последнего больше. |
|
|
07/06/2011 13:35:53
#1439237 |
|
Свой на Aqa.ru
|
|
|
Глубина отражателя должна соответствовать (в идеале) требуемому углу раствора луча, поскольку далеко не всегда полезно, если каждая из ламп будет работать на свой узкий участок поверхности (например, в случае "разноцветных" ламп лучше, когда их зоны засветки пересекаются в достаточной степени). При входе в воду луч света изменяет направление на "более перпендикулярное", что несколько уменьшает зону пересечений "внутри воды". |
|
|
07/06/2011 13:51:09
#1439244 |
|
|
|
|
|
Crossover Если аквариум освеает стены, то ни о какой гипотезе полного внутреннего отражения говорить не приходится. |
|
|
07/06/2011 14:37:53
#1439262 |
|
Свой на Aqa.ru
|
|
damien Lakovsky 
|
|
|
07/06/2011 17:04:18
#1439346 |
|
Модератор , Советник
|
|
|
Почитал все, что тут написано. Выскажу пару соображений. Если аквариум освеает стены, то ни о какой гипотезе полного внутреннего отражения говорить не приходится. Это Вы зря, полное внутреннее отражение от вертикальных стекол есть, и оно несколько помогает донести свет до дна. Обратите внимание, как аквариум освещает стену. Сверху яркая светлая полоска - прямой свет от ламп, прошедший через стекло выше уровня воды, а ниже стена освещена очень рассеяным слабым светом - это свет, отраженный от объектов в аквариуме (грунта, растений...). А вот чтобы прямой свет от лампы прошел сквозь вышел через вертикальное стекло - надо очень постараться. Для этого придется повесить лампу почти вплотную к поверхности воды. В этом случае лампу удастся слегка увидеть, поглядев через переднее стекло сильно снизу. Если лампу поднять хотя бы на 5см, увидеть через переднее стекло ее уже не получится. Специально еще раз только что проделал экперимент с фонариком: держал его над водой и пытался увидеть его через переднее стекло. 2)Об эффективности параболического отражателя полноценно имеет смысл говорить только в приложении к более-менее точечному источнику( МГ, светодиод), где можно сделать параболоид вращения. Для протяженного источника типа ЛЛ отражетель имеет параболическую форму только вдоль координаты, перепендикуляроной направлению лампы. Вдоль лампы отражатель вполне плоский и ведет себя аналогично плоской блестящей поверхности. Соотвественно говорить о его эффективности в плане перенаправления света строго вниз не приходится. |
|
|
08/06/2011 11:11:12
#1439790 |
|
|
|
|
|
Константин Кучеренко Если внутреннее переотражение полное, то аквариум не способен освещать объекты рядом. В противном случае оно не полное. Линейная лампа с отражателем с параболическим профилем дает плоскопараллельные лучи. В перепедикулярной оси лампы плоскости направленные. В продолной более сложное смешение. Но в любом случае процентное соотношение направленного света увеличивается. |
|
|
08/06/2011 13:03:18
#1439853 |
|
Модератор , Советник
|
|
damien Lakovsky Если Вы посмотрите, или вспомните, то полное внутреннее отражение получается, когда свет падает под углом, меньше определенного угла, зависящего от разницы показателей преломления сред. Когда свет от лампы проходит через воду, он становится более вертикальным (как уже кто-то написал), и на стекло он падает под косым углом, от чего и происходит полное внутреннее отражение на границе стекло/воздух. Т.е. свет, идущий напрямую от лампы, и попавший в воду аквариума, через стекло не выходит, а весь попадает на предметы внутри аквариума. А проходит через стекло свет, который отразился уже от объектов в аквариуме, листьев, например. Этот отраженный свет идет, разумеется под всевозможными углами к стеклу, и конечно полностью от стекла не отражается (иначе мы бы ничего не увидели в аквариуме ). Изменено 8-6-2011 автор Константин Кучеренко |
|
|
08/06/2011 13:37:48
#1439871 |
|
Свой на Aqa.ru
|
|
Константин Кучеренко Вы ещё раз посмотрите на мои фотографии, чуть ранее выданные. И заодно попробуйте ответить, почему, когда мы смотрим на рыбку, проплывающую "сугубо повдоль" стекла, её изображение для нас не исчезает, хотя некоторым образом "меркнет" . ИМХО, имеет место случай всеобщего анти-RTFM, как я и предположил выше. Никто не хочет математикой проверить подлинность моих фото. PS: То, что часть света отражается от внутренней стороны стекла - не оспаривается вовсе, и подсветка дна в районе переднего стекла имеется и вполне "разглядуема". С этим я лично не спорю. Просто ход лучей и процент отражения и преломления считается элементарно, и вообще здесь никакого предмета неясности быть не может. Изменено 8-6-2011 автор Crossover |
|
|
08/06/2011 13:50:31
#1439877 |
|
|
|
Модератор , Советник
|
|
сообщение Crossover Почему оно должно исчезать? Свет от лампочки попадает на рыбу, отражается он нее диффузно во все стороны, в том числе и под большими (близкими к 90 гр. )углами к стеклу, и, естественно проходит сквозь стекло, мы его видим. Прямой же свет от лампы попадает на стекло под очень косым углом и отражается на границе стекло-воздух (именно на этой границе).  На картинке нарисовано несколько небрежно, повторюсь, основное отражение происходит на границе стекло/воздух.
Пожалуйста. Показатель преломления воды n=1,332986 (именно он имеет значение, а не показатель преломления стекла, поскольку преломление на границе вода/стекло компенсируется на границе стекло/воздух, т.к. стекло - плоскопараллельная пластина) . Условие полного внутреннего отражения границе вода/воздух (именно так надо по причине упомянутой компенсации): sin(alfa)= 1/n alfa - угол полного отражения( измеряется от нормали к поверхности раздела). Если свет будет падать на переднее стекло под углом большим чем alfa (напоминаю, что измеряем угол от нормали), то отразится полностью. Наш луч пришел от лампы, т.е. с поверхности воды. Пусть beta - угол между нормалью к поверхности воды и этим лучем. Из прямоугольного треугольника получаем sin^2(alfa)+sin^2(beta)=1 Отсюда sin(beta)=SQRT(1-1/n^2) Осталось вычислить угол gamma - угол между лучем, падающим на поверхность воды и нормалью к этой поверхности таким, чтобы после преломления получился угол beta. sin(gamma)/sin(beta)=n Отсюда sin(gamma)=n*sin(beta)= n*SQRT(1-1/^2)= SQRT(n^2-1) Окончательно найдем угол падения луча на воду gamma (как всегда к нормали), при превышении которого свет от лампы все-таки выйдет через переднее стекло. gamma=arcsin(SQRT(n^2-1))=arcsin(SQRT(1,332986^2-1))=61.8 градуса Или если считать угол к поверхности воды, то 28.2 градуса. Т.е. чтобы непосредственно хоть как-то увидеть лампочку, она должна светить под углом к поверхности меньше, чем 28 градусов. Такой маленький угол можно получить только если лампа достаточно низко над поверхностью, или аквариум очень широкий. Кроме того при 28 градусах видно ее будет слабо (при 28.2 - полное внутреннее отражение, при 28 - почти полное). Поэтому, чтобы реально увидеть лампу, ее надо опустить совсем близко к поверхности воды. Но и в этом случае глаз приходится почти прижать к стеклу, причем в самом низу аквариума). Эксперимент с фонариком полностью подтверждает расчеты. Изменено 8-6-2011 автор Константин Кучеренко |
|
|
08/06/2011 16:15:49
#1439954 |
|
Свой на Aqa.ru
|
|
Константин Кучеренко Вам спасибо!
|
|
|
08/06/2011 16:50:13
#1439966 |
|
Завсегдатай
|
|
|
Дополню объяснение Константин Кучеренко схемкой: |
|
|
09/06/2011 17:34:42
#1440468 Нравится оltrew, Constantin_K
|
|
|
|
Модератор , Советник
|
|
|
Огромное спасибо за замечательный рисунок! Порывался нарисовать сам, но программы векторной графики под рукой не оказалось, а в ФШ лень было.  Видно, что при углах близких к 0, т.е. близких к перпендикулярному падению, коэфициент отражения составляет те самые 0,02, или 2%. Далее при увеличении угла отражение растет сначала очень медленно, затем быстро растет. Совершенно другая картина получается при выходе света из воды в воздух. Стеклом буду пренебрегать, поскольку его наличие между водой и воздухом сильно усложняет ситуацию с честными расчетами (из-за многочисленных переотражений), но мало повлияет на результат из-за близости показателей преломления стекла и воды и плоскопараллельности стекла. Итак, график получается таким:  При падении света перпендикулярно отражение мало, и составляет те же 2%, при увеличении угла плавно растет. А вот дальше картина иная: В районе 40градусов график начинает резко идти вверх и в точке arcsin(1/n)=48,6 градуса коэфициент отражения становится равным единице (100%). Это тот самый угол полного внутреннего отражения. При всех углах больше этого (напоминаю, угол считаем к нормали) 100% света будет отражаться. Думаю, что из двух этих графиков можно легко понять, при каких условиях через переднее стекло можно будет увидеть лампочку, и насколько она видна яркой. Еще раз обращу внимание, что расчеты делались для одной длины волны - средней части видимого человеком спектра, примерно 520nm. Для других длин волн углы будут немного отличаться. Глядя на лампочку через переднее стекло описанным образом, можно увидеть, что ее свет существенно разложен на спектральные составляющее. Легче всего увидеть красную составляющую спектра (для нее показатель преломления воды ниже), а тяжелее всего-синюю. Изменено 9-6-2011 автор Константин Кучеренко |
|
|
10/06/2011 01:16:49
#1440653 Нравится oltrew1
|
|
|
|
|
У вас у всех на рисунках рассмотрены частные случаи. Нарисуйте варианты с отражением от поверхности воды и выходом через стекло, отражение от боковой стенки на другую боковую и поймите что полного внтуреннего отражения нет. Только частичное. |
|
|
13/06/2011 00:15:56
#1441747 |
Загружаю
форму....
