光度I=Φ/(4π)=12000/(4π)≒954.9cd≒955cd。
令和6年度 上期 第三種電気主任技術者 機械 問17(b)
問17及び問18は選択問題であり、問17又は問18のどちらかを選んで解答すること。両方解答すると採点されません。
均等放射の球形光源(球の直径は30cm)がある。床からこの球形光源の中心までの高さは3mである。また、球形光源から放射される全光束は12000lmである。次の(a)及び(b)の問に答えよ。
球形光源の光度の値[cd]と輝度の値[cd/m²]との組合せとして、最も近いものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。
選択肢
解説
結論 → 詳細 → 補足 の 3 層構成
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解説
結論 → 詳細 → 補足 の 3 層構成
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輝度は光度を光源の見かけの発光面積(投影面積)で割った値であり、球の輝度は方向によらず一定で、投影面積は円板の面積πr²(rは球の半径0.15m)となる。投影面積A=π×0.15²=π×0.0225≒0.07069m²。輝度L=I/A=954.9/0.07069≒13509cd/m²≒13500cd/m²。したがって(光度955, 輝度13500)の組合せである(1)が最も近い。
各選択肢の解説
- (1)
光度955 輝度13500
正しい。I≒955cd、L=I/(πr²)≒954.9/0.07069≒13509≒13500cd/m²で公式解答と一致する。
- (2)
光度955 輝度3380
955は正しいIだが、輝度3380は誤り。球の全表面積4πr²(=0.2827m²、投影面積πr²の4倍)を発光面積として誤用すると、L=954.9/0.2827≒3377≒3380となり一致する。輝度計算では投影面積πr²を用いるべきところを表面積4πr²で割る誤りに対応する。
- (3)
光度1910 輝度1010
1910cdは光度を全光束12000lm÷2π≈1910cdとした誤りで、均等放射球の光度は全立体角4πで割る約955cd。輝度1010cd/m²もI/(π×0.15²)≈13500cd/m²と一致しない。
- (4)
光度1910 輝度27000
1910は(3)と同じくI=Φ/(2π)≒1909.9の誤り値。輝度27000はこの誤ったIを正しい投影面積πr²(≒0.07069m²)で割った値1909.9/0.07069≒27019≒27000と一致し、光度の計算過程のみを誤り、輝度算出方法自体は正しい形式で計算した場合に対応する。
- (5)
光度3820 輝度13500
3820は光度をI=Φ/π=12000/π≒3819.7(全光束を4πではなくπで割る誤り)とした場合の値と一致する。輝度13500は正しい値であり、誤った光度と正しい輝度を組み合わせた選択肢である。
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- 何が問われるか
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