Işık şiddeti (I): Bir ışık kaynağının 1 saniyede yaydığı ışık enerjisinin bir ölçüsüdür. Birimi Candela (Kandela) dır ve cd ile gösterilir. Bir ışık kaynağının ışık şiddeti yanında ışık akısından da bahsedilir.

Işık akısı (Φ): Işık kaynağından çıkan ışın miktarıdır. Birimi lümendir ve lm ile gösterilir. 1 lümen (Im), ışık şiddeti 1 cd olan noktasal bir kaynaktan 1 m uzakta ve 1m² lik dik yüzeye gelen ışık akısıdır. Bir yüzeyin, noktasal kaynaktan her doğrultuda yayılan ışınlara dik olabilmesi için ışık kaynağının bir kürenin merkezinde olması gerekir.

Yarıçapı r olan kürenin yüzey alanı A = 4.π.r² dir. Bu küre yüzeyinin merkezinde 1 cd’lik ışık kaynağı bulunması halinde
yüzeyindeki ışık akısı 4π lümendir.

Kürenin merkezindeki kaynağın ışık şiddeti olduğunda ise kaynağın yayacağı toplam ışık akısının büyüklüğü

Φ = 4.π.I lümendir.

Projeksiyonda ışık kaynağının gücü ne kadar büyük olursa ekran üzerindeki görüntünün parlaklığı aynı oranda artar. Benzer şekilde bu cihazlarda kullanılan objektifin açıklığı artırılırsa ekran üzerindeki parlaklık artar. Bu da yüzeye düşen ışık şiddetini artırır. Çok parlak ışık kaynaklarının birim zamanda yaydığı ışık enerjileri az parlak olan ışık kaynaklarına göre daha fazladır. Işınların yüzeyi aydınlatması, yüzeye dik olarak düşen ışığa ve kaynağın yüzeye yakınlığına bağlıdır. Birim yüzeye dik olarak düşen ışık akısına aydınlanma şiddeti denir.

Işık kaynağından çıkan ışınlar, birbirine paralel ise geçtikleri eşit alanlı yüzeylerde eşit aydınlanma sağlar. Spot lambalar, el fenerleri bunlara örnektir. Güneş, bizim hem enerji hem de ışık kaynağımızdır. Dünya’ya diğer yıldızlardan çok daha yakın olması sonucu Dünya’nın aydınlanması tamamen Güneş tarafından sağlanmaktadır. Dünya, diğer yıldızlara çok uzak olduğu için Dünya’daki aydınlatma şiddeti daha azdır.

Birim yüzeye dik olarak düşen ışık akısına aydınlanma şiddeti denir. Birimi Lüks tür ve E ile gösterilir.

Formülden anlaşılacağı üzere aydınlanma şiddeti  ışık akısıyla doğru orantılıdır.

Işık demeti önüne Şekil I deki gibi bir yüzey konulduğunda ışın demeti bu yüzeye dik olur. Yüzeyden geçen ışık akısı Φ dir. Işın demeti yüzeye dik olduğundan ışık akısı maksimumdur.

Şekil l deki yüzey Şekil II deki gibi eğik hale getirildiğinde yüzeyden geçen ışık akısı azalmış olur. Yüzeyden geçen ışık akısı Φ den küçük olur. Şekil III teki gibi yüzey, ışık demetine paralel hale getirildiğinde yüzeye ışık çarpmadığından ışık akısı sıfır olur.

Yukarıda verilen I, II, III durumlarından I. sinde yüzeydeki aydınlanma en büyük olurken, III. yüzeyde aydınlanma sıfır olur. Buradan çıkan sonuç; Bir yüzeydeki aydınlanma şiddeti; Işınların yüzeyin normali ile yaptığı açıya bağlıdır. Işık ışınlarının yüzeyin normali ile yaptığı açı büyüdükçe aydınlanma şiddeti azalmaktadır.

I, 2I ve 3I şiddetli ışık kaynaklarının aynı uzaklıktaki yüzeylerde oluşturduğu aydınlanma şiddetleri sırasıyla E, 2E ve 3E olur. Bu nedenle aydınlanma şiddeti ışık kaynağının şiddetiyle doğru orantılıdır.

Şekil b de büyüklükleri verilen yüzeyler kaynaktan d, 2d ve 3d uzaklığa konulduğunda yüzeydeki ışık akıları eşit olmasına rağmen aydınlanmalar sırasıyla

E, E/4 ve E/9 olur.

Bu nedenle aydınlanma kaynağın aydınlattığı noktaya olan uzaklığının karesiyle ters orantılıdır.

Aydınlanma Soruları ve Çözümleri

Çözümlü Örnek Test Soruları

Aydınlanma, bir yüzeye düşen ışık enerjisinin miktarıdır ve birim zamanda birim yüzeye düşen ışık miktarıyla ölçülür. Aydınlanma şiddeti, ışık kaynağının parlaklığına, uzaklığına ve ışık kaynağının gücüne bağlıdır. Aydınlanma şiddeti, metrekare başına lümen (lm/m²) cinsinden ölçülür ve birimi “lüks” (lx) olarak adlandırılır.

1. Aydınlanma şiddeti nedir?

A) Birim zamanda birim yüzeye düşen ışık miktarıdır
B) Işığın hızıyla ilgilidir
C) Işığın rengine bağlıdır
D) Işığın enerjisinin tümüyle emilmesidir

Çözüm: Aydınlanma şiddeti, birim zamanda birim yüzeye düşen ışık miktarıdır.
Doğru cevap A şıkkıdır.

2. Aydınlanma şiddetinin birimi nedir?

A) Candela (cd)
B) Lümen (lm)
C) Lüks (lx)
D) Watt (W)

Çözüm: Aydınlanma şiddetinin birimi lüks (lx) olarak adlandırılır ve 1 lüks, metrekare başına düşen 1 lümen ışık miktarını ifade eder.
Doğru cevap C şıkkıdır.

3. Bir ışık kaynağından uzaklaştıkça aydınlanma şiddeti nasıl değişir?

A) Artar
B) Azalır
C) Sabit kalır
D) Önce artar, sonra azalır

Çözüm: Aydınlanma şiddeti, ışık kaynağından uzaklaştıkça azalır. Bu ilişki ters kare yasasına göre değişir, yani mesafe arttıkça aydınlanma şiddeti mesafenin karesiyle ters orantılı olarak azalır.
Doğru cevap B şıkkıdır.

4. Aydınlanma şiddetinin mesafe ile değişimi nasıl ifade edilir?

A) Aydınlanma şiddeti mesafe ile doğru orantılıdır
B) Aydınlanma şiddeti mesafenin karesiyle ters orantılıdır
C) Aydınlanma şiddeti mesafenin küpü ile ters orantılıdır
D) Aydınlanma şiddeti mesafeden bağımsızdır

Çözüm: Aydınlanma şiddeti mesafenin karesiyle ters orantılıdır. Yani, mesafe iki katına çıkarsa aydınlanma şiddeti dörtte bire düşer.
Doğru cevap B şıkkıdır.

5. Aydınlanma şiddeti aşağıdaki faktörlerden hangisine bağlıdır?

A) Işık kaynağının frekansı
B) Işık kaynağının parlaklığı ve uzaklığı
C) Işık kaynağının dalga boyu
D) Işık kaynağının rengi

Çözüm: Aydınlanma şiddeti, ışık kaynağının parlaklığına ve ışık kaynağına olan uzaklığa bağlıdır.
Doğru cevap B şıkkıdır.

6. Işık kaynağı bir yüzeye yaklaştıkça aydınlanma şiddeti nasıl değişir?

A) Azalır
B) Sabit kalır
C) Artar
D) Tamamen kaybolur

Çözüm: Işık kaynağı bir yüzeye yaklaştıkça aydınlanma şiddeti artar.
Doğru cevap C şıkkıdır.

7. Aydınlanma şiddeti ile ışık kaynağının gücü arasında nasıl bir ilişki vardır?

A) Güç arttıkça aydınlanma şiddeti artar
B) Güç arttıkça aydınlanma şiddeti azalır
C) Güç arttıkça aydınlanma şiddeti sabit kalır
D) Güç arttıkça aydınlanma şiddeti değişmez

Çözüm: Işık kaynağının gücü arttıkça, aydınlanma şiddeti de artar.
Doğru cevap A şıkkıdır.

8. Bir ampulden 2 metre uzaklıktaki aydınlanma şiddeti 100 lüks ise, 4 metre uzaklıktaki aydınlanma şiddeti kaç lüks olur?

A) 50 lüks
B) 25 lüks
C) 75 lüks
D) 100 lüks

Çözüm: Aydınlanma şiddeti mesafenin karesiyle ters orantılıdır. Mesafe iki katına çıktığında aydınlanma şiddeti dört kat azalır. Yani 100 lüks / 4 = 25 lüks.
Doğru cevap B şıkkıdır.