点光源の計算①(過去問にチャレンジ)解答

正解:(a)(2)、(b)(3)

解説

(a):光度①の通り、光度=$\frac{光束[lm]}{立体角[sr]}$である。また、立体角①の通り、立体角=$\frac{S}{r^2}$である。今回は点光源であり、全方向に対して均一に放射するので、Sは球の全面積4πr²となるので、立体角=$\frac{4πr^2}{r^2}=4π$となる。また、与条件の通り、点光源からでる全光束は3,000[lm]であるので、求める光度は

光度=$\frac{3,000}{4π}$≒238.7

したがって、選択肢の中で最も近いのは(2)239である。

(b):照度①の通り、照度=$\frac{光束[lm]}{面積[m²]}$である。点光源から点Bまでの距離は三平方の定理より2.5[m]であり、半径2.5[m]の球の表面積はS=4πr²=4π×2.5²=25π[m²]である。よって、点Bでの照度は

照度=$\frac{3,000}{25π}$≒38.2[lx]である。

ただし、この照度は点光源と点Bを一直線で結んだ方向(図の青矢印)への照度であるので、求める水平面照度(図の赤矢印)にするためには、図のように角θをとったとき、cosθを掛ける必要がある。cosθ=$\frac{2}{2.5}$=0.8であるので、

求める水平面照度=38.2×0.8≒30.6[lx]

したがって、選択肢の中で最も近いのは(3)31である。

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