Люкс: единица освещённости¶

Люкс (русское обозначение: лк; международное: lx) — единица измерения освещённости в Международной системе единиц (СИ). Один люкс равен освещённости поверхности площадью 1 квадратный метр, на которую равномерно падает световой поток в 1 люмен. Величина названа в честь французского астронома и математика XIX века Жозефа Луи Гей-Люссака, хотя сам термин был официально введён в международную практику значительно позже — в 1948 году на IX Генеральной конференции по мерам и весам.

¶Определение и соотношение с другими единицами

Освещённость — это физическая величина, характеризующая количество светового потока, падающего на единицу площади. Формально люкс определяется через производные единицы СИ:

\[ 1\ \text{лк} = 1\ \frac{\text{лм}}{\text{м}^2} = 1\ \frac{\text{кд} \cdot \text{ср}}{\text{м}^2} \]

где лм — люмен (единица светового потока), кд — кандела (единица силы света), ср — стерадиан (единица телесного угла).

В системе СГС (сантиметр-грамм-секунда) люксу соответствует единица фот (1 фот = 10 000 лк), а в британской системе мер — фут-кандела (1 фут-кандела ≈ 10,764 лк). Обратная величина — световая экспозиция — измеряется в люкс-секундах (лк·с).

¶Физический смысл и зависимость

Освещённость в люксах зависит от силы света источника и расстояния до него. Согласно закону обратных квадратов, освещённость от точечного источника убывает пропорционально квадрату расстояния: при увеличении дистанции вдвое освещённость падает в четыре раза. Например, свеча силой света 1 кандела создаёт на расстоянии 1 метр освещённость ровно 1 люкс, а на расстоянии 2 метра — 0,25 люкс.

На практике освещённость определяется с помощью люксметров — приборов, содержащих фотоэлемент, преобразующий световой поток в электрический сигнал. Современные цифровые люксметры калибруются по эталонным источникам света и позволяют измерять освещённость в диапазоне от долей люкса до сотен тысяч люксов.

¶Типичные значения освещённости

Освещённость в естественных и искусственных условиях варьируется в чрезвычайно широких пределах:

• Полная темнота — 0 лк.
• Ночь в полнолуние — около 0,1–0,3 лк.
• Уличное освещение в городе — 5–20 лк.
• Освещённость в коридоре или подсобном помещении — 50–75 лк.
• Офисное освещение (рабочая поверхность) — 300–500 лк.
• Пасмурный день на улице — 1 000–5 000 лк.
• Ясный солнечный день — 50 000–100 000 лк (в зависимости от широты и времени года).

Для сравнения: освещённость, создаваемая полной Луной, примерно в 400 000 раз меньше солнечной.

¶Нормирование освещённости

Значения освещённости в люксах жёстко регламентируются строительными нормами и правилами (СНиП) и санитарными правилами (СанПиН) в России и аналогичными документами в других странах. Нормы устанавливают минимально допустимые уровни освещённости для различных помещений и видов деятельности, исходя из требований зрительного комфорта и безопасности.

Например, для жилых комнат норма освещённости составляет 150 лк, для детских игровых комнат — 200 лк, для учебных классов — 300 лк, для офисных помещений при работе с документами — 300–500 лк, для чертёжных и конструкторских бюро — 500 лк. Для точных производственных операций (ювелирное дело, микроэлектроника) требуются уровни 1 000–2 000 лк и выше.

¶Применение в науке и технике

Помимо строительной светотехники, люкс используется в:

• Фотографии и видеосъёмке — для определения экспозиции (сочетания выдержки, диафрагмы и светочувствительности).
• Агрономии — при расчёте светового режима теплиц и оранжерей.
• Медицине — для контроля освещённости операционных полей и палат.
• Астрономии — для оценки светового загрязнения ночного неба.
• Охране труда — при аттестации рабочих мест.

Следует отличать люкс (освещённость) от люмена (световой поток) и канделы (сила света): люкс характеризует именно то количество света, которое попадает на поверхность, а не излучается источником. Это различие принципиально при проектировании осветительных установок: один и тот же светильник создаёт разную освещённость в зависимости от расстояния до освещаемой поверхности и угла падения лучей.

¶Интересные факты

• Глаз человека способен адаптироваться к освещённости от 0,001 лк (тёмная ночь) до 100 000 лк (яркое солнце) — динамический диапазон восприятия превышает восемь порядков.
• В Древнем Риме освещённость измеряли в «лампадах» — количестве масляных ламп, необходимых для чтения в комнате.
• Международный люкс — одна из немногих единиц СИ, названная в честь учёного, который не имел прямого отношения к фотометрии: Гей-Люссак прославился исследованиями газов и законов их расширения.