Теперь Кью работает в режиме чтения

Мы сохранили весь контент, но добавить что-то новое уже нельзя

Если в небольшую комнату с тысячью зеркал поставить свечу, будет ли комната полностью освещена?

ФизикаВопрос
Ilya Pisser
  · 10,9 K
Сусанна Казарян, США, Физик  · 12 сент 2017

Ответ на вопрос не так однозначен, как кажется. Дело в том, что есть объективная оценка освещённости — абсолютное количество фотонов (интенсивность света), регистрируемых на единице площади поверхности. Но есть и относительная (видимая, наблюдаемая) оценка освещённости заданной поверхности наблюдателем. В последнем случае, относительная освещённость сильно зависит от позиции наблюдателя и угла зрения на освещённую поверхность. И ещё, в вопросе речь идет об освещении комнаты. Надо, по-видимому, понимать это как освещённость, усреднённая по всей поверхности комнаты. 

Теперь можно перейти к истории прямых измерений абсолютной освещённости, в которой принимал участие и автор этой писанины. 

Представьте себе что мы установим где-то на потолке комнаты детектор фотонов (фотоумножитель), смотрящий внутрь комнаты и регистрирующий свет (фотоны) от свечи. Наша цель разобраться, чем покрыть все стены, пол и потолок комнаты, чтобы число регистрируемых фотонов (световое излучение) от горящей свечи было максимальным.  Вариантов только два: краской с диффузным отражением или гладкой алюминиевой фольгой с зеркальным отражением.

Результат реального такого эксперимента убедительно показал, что диффузное отражение света обеспечивает более высокую эффективность сбора света (высокую освещённость), чем зеркальное отражение света от стенок. Эксперимент проводился для измерения эффективности регистрации заряженных частиц сцинтилляционным детектором. Комната (светоизолированный кожух) была пирамидальной с размерами ширина = длина = высота = 1м. Но это было давно. Подобный эксперимент был выполнен недавно (лет 10 назад) в эксперименте IceTop (IceCube) в Антарктиде, где Черенковский свет, выделяемый заряженными частицами, при прохождении через лёд, регистрировался двумя фотоумножителями внутри большого цилиндрического сосуда (танка) со льдом. Разница с нашим экспериментом была в замене пирамидального кожуха —  цилиндрическим танком, воздуха — льдом и ионизационное свечение сцинтиллятора — черенковским излучением во льду. А результат эксперимента оказался тот же самый. Диффузное отражение оказалось эффективнее зеркального,  его и применяют до сих пор.

А почему диффузное отражение оказывается эффективнее? Посмотрите на рисунок с зеркалами (нижний), приведённый в ответе TAPPY MAPPY. Хорошо видно, что с точки наблюдения фотокамеры, большинство зеркал тёмные, особенно рядом с источником света. То есть их отражения не регистрируются камерой. Это и есть ответ. Зеркальное отражение из-за строгости закона:  угол падения равен углу отражения, создает сильную неоднородность в плотности потока света в объеме комнаты (кожуха, танка), в то время как диффузное отражение света создает совершенно однородную плотность потока, обеспечивая высокую освещённость по всей поверхности комнаты.

Конечно, здесь мы не обсуждаем поглощение света при диффузном отражении и полагаем, что оно сравнимо с поглощением света при зеркальном отражении. Анализ влияния этого свободного параметра на результаты оставим читателю в качестве домашнего задания.

Обработка звука, сочинение музыки, 3d-моделирование, обработка фотографий.  · 11 сент 2017
Большое количество зеркал лишь уменьшит площадь прочих поверхностей, которые могут больше поглощать света. Но интенсивность света всегда будет ограничена мощностью излучения от источников. Вот так это будет выглядеть с зеркалами: Вот так без зеркал: Читать далее

Вы сами смоделировали комнату для ответа? Это очень круто!