Расчет света для аквариума (немного математики)

[Позднешев]

Допис від Ye_Lviv

Без фанатизму, достатньо лише попасти пучком на дно а не в вікно сусіднього будинку Відносно 120 гр. ви перегнули палку, подиівться на початку цієї теми такмй пучок без відблискувача дає нижня частина лампи з висоти трохи меньшої ніж ширина акваріума і про відбите світло від води в темі теж є інфа і то все в межах 5%
А про розрахунки осівтленості по дну, як на мене, то теж зайва робота, так як майже всі наукові спостереження ведуться при замірах на поверхні води для зменьшення затрат праці решта то так чи інакше похідна від поверхні і такмх даних вистарчає.

З останнім абзацом Вашого допису повністю згідний.

[oltrew]

Starcomputer, Ye_Lviv, в Вас пропадает педагогический дар - столько проявлено терпений и доходчивых разъяснений.

Ye_Lviv, насчет измерения освещенности на поверхности не соглашусь. В воде световой поток уплотняется, довольно значительно. Т.е. средняя освещенность под водой получается выше. Это уплотнение совершенно не компенсируется отражением от поверхности и тем более поглощением. А если еще добавить полное отражение от стекол, то разница получается очень большая, пренебречь нельзя.
Математику давать?

[oltrew]

Припоминается, тему "от поверхности" уже обсуждали здесь год назад.
В исследовании природной освещенности используют освещенность поверхности, потому что в природе не бывает уплотнения светового потока - лучи либо параллельные, либо рассеянные - в обоих случаях нету геометрии уплотнения. В аквариуме это неприменимо в реальности, только какие-то искусственные случаи, типа рассеивающих широких матовых плафонов или узкие лучи сфокусированных диодов из-под потолка.
И в природе нет стекла.

Поискал - на 8 стр. совсем с другой стороны обсуждали - неприменимость законов освещенности при исследовании освещенности природных водоемов:

Допис від oltrew

в исследованиях освещенности в природных водоемах не используют законы освещенности - солнце далеко.

[Ye_Lviv]

Допис від oltrew

Математику давать?
... или узкие лучи сфокусированны

Ні, математика тут вже була і все залежить від поставленої задачі, інакше розмова ні про що, в одних кришка прямо над водою в інших підвісні і тд 2 лампи - 8 ламп високо низько...
І як вже писав мене цікавить тільки, вузькі промені, підвісні 30-60 см над водою інші варіанти це вже пройдений етап і все легко рахується.
Відносно розсіяного світла, то згоден мало інформації буду вдячний за посилки на відповідну статистику.

[oltrew]

Допис від Ye_Lviv

Ні, математика тут вже була, в одних кришка прямо над водою в інших підвісні і тд 2 лампи - 8 ламп високо низько...

Дело не в крышках, аквариумах и количестве ламп. Просто вода и над ней лампа - получаем серьезное уплотнение светового потока.
Вот совсем без математики (без формул):

Даже сам не ожидал - уплотнение более чем в 2 раза!
Это для светодиода углом свечения 120 градусов (123 градуса ограничение).
Для 90-градусного уплотнение в 1,9 раз.
Для 50-градусного - в 1,8 раз.

На 30-60 см уплотнение тоже есть, где-то в 1,7-1,8 раза.

[oltrew]

В развитие темы уплотнения светового потока водой сравнил освещенность аквариума без воды и с водой. Рассчитать куб или прямоугольник знаний не хватает, пока только для цилиндра пропорциями как на картинке - квадратный цилиндр
С водой, если не учитывать отражение, поглощение и рассеяние водой, весь свет 120-градусного светодиода попадает на дно цилиндра.
Без воды - только 0,499 стерадиан.
Пи/0,499 ср = 6,28969 раз.
Освещенность дна в равностороннем цилиндре с водой больше такого же без воды в 6 раз!
С ростом высоты цилиндра эта разница будет почти пропорционально высоте возрастать.

Численный результат неожиданный - света в аквариуме под водой в РАЗЫ больше, чем без воды. Аквариум работает как фокусирующая линза, собирая более слабый (на воздухе) свет и уплотняя световой поток. Также он работает как световод, не выпуская наружу свет, идущий сверху. Выпускает только рассеянный растениями и грунтом.
Аквариум с водой сам является мощным световым "пробивателем", усилителем, концентратором.

[oltrew]

Здесь был неоконченный спор насчет прозрачности пресной и соленой вод. Нашел интересный учебник Маньковского В.И. "Основы оптики океана". Онлайн. Прозрачность соленой ниже, но не за счет поглощения, а за счет более высокого рассеяния. А поглощает больше только ультрафиолет.
"Показатели рассеяния для чистой океанской воды с соленостью 35‰ на 30% выше, чем для пресной воды. Показатель поглощения при этом остается неизменным, так как добавка солей к пресной воде не влияет на его величину в видимой области спектра."

[рина]

Подскажите пожалуйста, сейчас подбираю новый свет для растений и немного запуталась.
Всегда расчитывала Вт / на полный объем аквариума.
А мне подсказали что нужно Вт/ объем аквариума минус объем грунта

Какое из этих вычислений верное для определения кол-ва света для растений?
Заранее спасибо.

[Anya_V]

Допис від рина

Какое из этих вычислений верное для определения кол-ва света для растений?

Любое, поскольку эта формула служит для грубой прикидки света.

[Айвенго]

Допис від рина

Подскажите пожалуйста, сейчас подбираю новый свет для растений и немного запуталась.
Всегда расчитывала Вт / на полный объем аквариума.
А мне подсказали что нужно Вт/ объем аквариума минус объем грунта

Какое из этих вычислений верное для определения кол-ва света для растений?
Заранее спасибо.

Расчёт 0.5 Вт на 1 л. воды.

[red1157]

Допис від Айвенго

Расчёт 0.5 Вт на 1 л. воды.

вот так вот однозначно? а мы тут головы ломаем......

[bomberman]

Допис від oltrew

В развитие темы уплотнения светового потока водой сравнил освещенность аквариума без воды и с водой. Рассчитать куб или прямоугольник знаний не хватает, пока только для цилиндра пропорциями как на картинке - квадратный цилиндр
С водой, если не учитывать отражение, поглощение и рассеяние водой, весь свет 120-градусного светодиода попадает на дно цилиндра.
Без воды - только 0,499 стерадиан.
Пи/0,499 ср = 6,28969 раз.
Освещенность дна в равностороннем цилиндре с водой больше такого же без воды в 6 раз!
С ростом высоты цилиндра эта разница будет почти пропорционально высоте возрастать.

Численный результат неожиданный - света в аквариуме под водой в РАЗЫ больше, чем без воды. Аквариум работает как фокусирующая линза, собирая более слабый (на воздухе) свет и уплотняя световой поток. Также он работает как световод, не выпуская наружу свет, идущий сверху. Выпускает только рассеянный растениями и грунтом.
Аквариум с водой сам является мощным световым "пробивателем", усилителем, концентратором.

Хочу развенчать эту теорию. Прямоугольный аквариум с водой 800*500*400, на высоте 520мм от дна висит светодиодный светильник - освещенность в геометрическим центре на дне - 4500Люкс. Освещенность от того же светильника на том же расстоянии (без аквариумов и других стенок - воздух) 15000Люкс.

Усилитель, пробиватель, концентратор отменяется :-)

Хотя надо отметить тот факт, что стенки аквариума работают как дополнительные отражатели и не выпускают свет идущий под определенными углами. Но затухание света в воде все нивелирует :-)

[oltrew]

bomberman, я сам развенчаться буду рад. Но надо делать это поосновательнее, чтобы исключить ошибку или неправильную трактовку результата или наложение нескольких факторов: описание условий эксперимента, теория (гипотеза) обязательно!, цель, задача (одна), перечисление приборов или что используется, (надеюсь не фотоаппарат?), фото, численные данные пошагово - вдруг там какие нюансы вылезут неучтенные, меняющие освещенность в разы. Затем объяснение полученных результатов.
А так - две голые цифры и всё! Это против схем, простых формул и расчетов? Простите, но НЕ ВЕРЮ.
У Вас 40 см воды уменьшили световой поток более чем в 3 раза. Невероятный результат! Вы на пороге великого открытия.
Кстати, по центру эффекта фокусирования нет. Сжатие светового потока нелинейно. По нормали нулевое. На больших угла альфа (по краям) максимальное.

[oltrew]

Так и не дозрел до покупки хорошего люксметра, но все-таки решил проверить теорию хоть какими-то измерениями. Валялся неточный садовый люксметр "3 в 1" - им и замерял. Точность не очень важна, важно увидеть, есть ли предсказанный эффект светоусиления.
Описание. Стеклянный стакан 7х25 см, лампа накаливания 100 Вт, расстояние от спирали лампы до датчика люксметра, расположенного под стаканом - 27 см. Стакан накрыт стеклом, на нем лежит лампа.
Замеры. Без воды: 1) люксметр ближе к краю стакана - 500 Lx; 2) по центру - 800 Lx.
С аквариумной водой: (столб 24 см), 1) с краю 800 Lx; 2) по центру уверенно зашкаливает - более 2000 Lx.
Вывод - эффект светоуплотнения есть, в разы.
Конкретная геометрия сложная, по центру формируется фокус, а с краев прирост небольшой. Стакан закрыт стеклом и дно стакана не совсем чисто-прозрачное. Но, главное, что эффект есть.

Кому не лень, есть желание и возможность, попробуйте более точным прибором.

[bomberman]

Созреете до нормального люксметра, до нормальной банки с водой (шириной и высотой в пару десятков сантиметров минимум) и грунтом, а не стаканом с кривым дном в форме линзы и развенчаетесь самостоятельно :-)