Советник



6235 2075
Москва
1 час. назад

Отражение света от поверхности воды

Периодически здесь задается вопрос, сколько света отражает поверхность воды при падении под разными углами. Ответ на это дают формулы Френеля, а вот что получается для пресной воды с показателем преломления 1.334

Первая картинка показывает, как отражается свет в зависимости от угла падения, где 0 градусов - это перпедикуляное падение, а 90 - по касательной к поверхности. Вторая картинка - тоже самое, но график для большей наглядности ограничен углом падения 70 градусов. По оси Y везде коэффициент отражения в процентах.
На каждом графике три кривых. Верхняя и нижняя описывают отражение света, имеющего поляризацию вдоль плоскоти падения и перпендикулярно ей. Поскольку свет от обычных лампочек не поляризован, обе поляризации равноправны, и итог получается простым усреднением, что и изображено на среднем графике.

Видно, что в районе угла 55-65 градусов итоговый график начинает быстрый подъем, поэтому надо стремиться уложиться в этот угол.



Изменено 30.10.16 автор Константин Кучеренко
2016-10-30 добавлено 30/10/2016 20:19:40#2296465

Советник



6235 2075
Москва
1 час. назад
oltrew

В каких единицах прибавляется прибавка?

Как в каких? В тех же единицах, что и сама величина . Если величина в килограммах, то и приращение в килограммах .
2016-11-01 добавлено 01/11/2016 16:32:44#2297292

Завсегдатай


1260 536
Russian Federation Ufa
1
12 час. назад
oltrew
Как можно сравнивать градус и стерадианы

А разве я сравниваю. Я просто напоминаю вам, что поверхность воды которую мы освещаем не является сферой по отношению к источнику света. И для углов близких 90 градусов эта плоскость начнёт стремится к бесконечности.
2016-11-01 добавлено 01/11/2016 16:33:05#2297293

Советник



6235 2075
Москва
1 час. назад
oltrew

Еще попробую прояснить для взаимного понимания. Вот стандарное определение производной функции:
"Произво́дная ... предел отношения приращения функции к приращению её аргумента при стремлении приращения аргумента к нулю, если такой предел существует. "

Вот, слово "приращение" я употребляю в том же самом смысле, что и в данном определении.

Изменено 1.11.16 автор Константин Кучеренко
2016-11-01 добавлено 01/11/2016 16:37:32#2297295

Постоянный посетитель


742 161
Belarus Mogilev
38 мин. назад
Константин Кучеренко
В тех же единицах, что и сама величина . Если величина в килограммах, то и приращение в килограммах

Но тогда неудивительно, что приращение в метрах у вас не совпадает с приращением в килограммах
2016-11-01 добавлено 01/11/2016 16:38:58#2297296

Постоянный посетитель


742 161
Belarus Mogilev
38 мин. назад
Ну вот, Дамир184 угол еще и с бесконечной поверхностью сравнивает...
2016-11-01 добавлено 01/11/2016 16:41:24#2297299

Советник



6235 2075
Москва
1 час. назад
Неудобно тут писать формулы, поэтому уж как получится..

Пусть Q - телесный угол, охватываемый конусом, ограниченным углом f. Нулевой угол - это перпендикуляр к поверхности.
Тогда приращение телесного угла Q в дифференциальном виде выглядит так:
dQ=2*Pi*Sin(f)*df?
Если вас волнуют единицы измерения, то Pi (рад) и df - тоже (рад). Т.е. размерность та, ктоторая вам нужна.

Если проинтегрируете по f от 0 до Pi, то получите 4*Pi, что дает полный телесный угол.
Тут все понятно?

Видно что, что чем больше угол f, тем при том же самом приращении df имеем большее приращение dQ, поскольку на участке 0-Pi/2 синус монотонно возрастает.

Надеюсь, больше нет претензий?


Изменено 1.11.16 автор Константин Кучеренко
2016-11-01 добавлено 01/11/2016 17:00:34#2297311

Постоянный посетитель


742 161
Belarus Mogilev
38 мин. назад
Вижу ту же самую ошибку, что и с градусами - вы меряете телесный угол радианами.
Радиан - двухмерная величина, стерадиан (телесный угол) - трехмерная. Нельзя трехмерное мерить двухмерной величиной.

Изменено 1.11.16 автор oltrew
2016-11-01 добавлено 01/11/2016 17:06:39#2297315

Завсегдатай


1260 536
Russian Federation Ufa
1
12 час. назад
oltrew

Есть один товарищ на «умные» сообщения которого я перестал отвечать. Пусть пишет, что хочет…
Вам сейчас отвечаю исходя из предположения, что вы просто не поняли меня. Итак вода плоскость. Поэтому про стерадианы забываем. Источник света с заданным углом и некой высотой над водой образует конус с плоским дном. Пересчитайте площадь дна этого конуса для своих четырёх углов. При любой высоте. Для удобства за 1 возьмите. Дальше думаю, сами сообразите.

Изменено 1.11.16 автор Дамир184
2016-11-01 добавлено 01/11/2016 17:14:13#2297320

Советник



6235 2075
Москва
1 час. назад
oltrew
вы меряете телесный угол радианами.

Вы не видите, что одни радианы умножаются на другие? Внимательно посмотрите.
Если что-то не так в данном выражении, напишите, как вы считаете правильным.

Изменено 1.11.16 автор Константин Кучеренко
2016-11-01 добавлено 01/11/2016 17:19:13#2297325

Постоянный посетитель


742 161
Belarus Mogilev
38 мин. назад
Почитал немного про размерность телесного угла. Не только мы спорим, но и серьезные научные мужи. Вот, например, кратко http://www.physicals...
2016-11-01 добавлено 01/11/2016 18:45:52#2297373

Советник



6235 2075
Москва
1 час. назад
oltrew
Почитал немного про размерность телесного угла. Не только мы спорим, но и серьезные научные мужи. Вот, например, кратко http://www.physicals...

Честно говоря, дискуссия там совершенно схоластическая. Ничего понятийно сложного в телесном угле нет. По большому счету это просто доля, вырезаемая из сферы. И не имеет принципиального значения, в чем это измерять. Я могу угол записывать в градусах, а телесный угол в квадратных градусах. Коэффициенты будут немного другие в формулах, но физический результат будет тот же самый.

Изменено 1.11.16 автор Константин Кучеренко
2016-11-01 добавлено 01/11/2016 20:26:45#2297420

Советник

Модератор
Модератор

6706 3580
Москва
1 час. назад
Константин Кучеренко
Периодически здесь задается вопрос, сколько света отражает поверхность воды при падении под разными углами.

Это же теоретические расчеты, при идеальной поверхности. А чем плоха картинка DNK, которая обсуждалась год назад?
2016-11-01 добавлено 01/11/2016 20:34:38#2297426

Советник



6235 2075
Москва
1 час. назад
Button
Это же теоретические расчеты, при идеальной поверхности. А чем плоха картинка DNK, которая обсуждалась год назад?

А ничем не плоха. Собственно, тоже самое, только повернутое боком. Я этой картинки раньше не видел, а то бы просто сослался. С другой стороны, было полезно освежить в памяти, как оно считается, и что получается.

Изменено 1.11.16 автор Константин Кучеренко
2016-11-01 добавлено 01/11/2016 20:38:15#2297429

Советник

Модератор
Модератор

6706 3580
Москва
1 час. назад
Константин Кучеренко
Я этой картинки не видел, а то бы просто солался.

Возможно, но в теме участвовали: люкс/ватт
2016-11-01 добавлено 01/11/2016 20:40:06#2297431

Советник



6235 2075
Москва
1 час. назад

Возможно, но в теме участвовали: https://www.aqa.ru/f...

Выходит, действительно видел, но уже не помню факта выкладывания этой картинки. Ну и почему бы не напомнить лишний раз, тем более что вопросы одни и те же задаются? Вообще, такие общеизвестные, но все время актуальные академические данные хорошо бы где-то прикрепить.
2016-11-01 добавлено 01/11/2016 20:54:44#2297438

Завсегдатай


1260 536
Russian Federation Ufa
1
12 час. назад
Button

График Константина намного удобней для восприятия. За ноль принята вертикаль. И углы даны как отклонение от вертикали. По Графику хорошо понятно, что только при отклонении света до угла 35 градусов К отражения начинает превышать 2 %. На вашем графике этой точке соответствует 55 градусов. При расположении светильника над аквой, когда координата вертикаль принята за ноль градусов удобнее. Не нужно пересчитывать. К тому же, насколько легко понять из вашего графика, что при угле 55градусов К отражения только только начинает превышать 2%? А при 30 (60 у Константина) отражается меньше 6%. Из вашей картинки это не очевидно. Что оставляло место для различных спекуляций.

Изменено 1.11.16 автор Дамир184
2016-11-01 добавлено 01/11/2016 21:24:45#2297452

Советник



6235 2075
Москва
1 час. назад
Еще один небольшой график, касающийся типичного светодиода.

Кривая показывает, какой процент излучения от светодиода (без оптики) проникает под воду, если угол ограничить значением по оси X. Ограничить - это в смысле, что бОльшие углы уже светят мимо воды, либо перекрыты каким-то препятствием. Здесь учитывается как распределение излучения самого светодиода, так и зависимость отражения от угла падения. Видно, что уже при 80 градусах кривая практически выходит на то самое число 93%, которое я уже упоминал.

Видно, что без оптики в совсем открытом аквариуме светодиод желательно подвешивать все-таки достаточно низко, ну и по-дальше от краев аквариума. Хотя в любом случае потери будут меньше, чем следут из графика, поскольку стенка аквариума близка только с одной стороны.


Изменено 1.11.16 автор Константин Кучеренко
2016-11-01 добавлено 01/11/2016 21:30:43#2297457

Советник



6235 2075
Москва
1 час. назад
Дамир184
График Константина намного удобней для восприятия. За ноль принята вертикаль.

Мне, честно говоря, и так и так одинаково понятно, ну боком и боком. Разве что психологически он может восприняться так, как будто чаще происходит большое отражение, а не маленькое. Но это только если смотреть не достаточно внимательно. А так то же самое в принципе. Кроме того там еще некие результаты измерений помимо теории.

Изменено 1.11.16 автор Константин Кучеренко
2016-11-01 добавлено 01/11/2016 21:46:02#2297464

Завсегдатай


1260 536
Russian Federation Ufa
1
12 час. назад
А когда мне эту картинку перый раз подсунули, потребовалось пара минут, чтоб осознать, что на ней. И я каждый раз пересчитывал угол приводя его к вертикали. К вашему виду.
2016-11-01 добавлено 01/11/2016 22:04:20#2297469

Советник

Модератор
Модератор

6706 3580
Москва
1 час. назад
Дамир184
А когда мне эту картинку перый раз подсунули, потребовалось пара минут, чтоб осознать, что на ней.

А так - проще понять?
2016-11-01 добавлено 01/11/2016 22:28:34#2297477

Завсегдатай


1260 536
Russian Federation Ufa
1
12 час. назад
Button

Да. Да картинка построена от вертикали.
2016-11-01 добавлено 01/11/2016 22:32:39#2297479

Советник



7563 963
Russian Federation Balakovo
5 дн. назад
artvhm
В любом случае проверь стоило, у первого автора неоднозначная репутация

Вы имеете в виду Weinberg?
2016-11-02 добавлено 02/11/2016 00:31:58#2297527

Советник



7563 963
Russian Federation Balakovo
5 дн. назад
Константин Кучеренко
тем более что вопросы одни и те же задаются?
Они задавались и будут задаваться снова и снова.
Вообще, такие общеизвестные, но все время актуальные академические данные хорошо бы где-то прикрепить.
Академические знания интересны паре человек на этом форуме. Еще пара делает вид что они им интересны, но не помнит даже того, что сами же обсуждали Пустое.
2016-11-02 добавлено 02/11/2016 00:33:54#2297528

Аквариум и аквариумные рыбки на АКВА.ру