あやしい水槽

海水魚 サンゴ 海藻  あやしい記事とピンボケ写真.そして誤字脱字...

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水槽と照明 その6 側面ガラスの反射光  

前回の記事で水の深さ毎の光の強度分布を算出したところ,
深くなった場合に水槽の中央部より側面側の強度が高くなることが判りました.
その要因として,ガラス面からの反射光が重畳されているのではないかと
考えたわけです.その検証をするためにガラス面で光を吸収するモデルに
して,水深毎の強度分布を再計算してみました.

ガラス面を吸収体に置き換えた事以外は同じモデルです.

3Dのモデルに強度分布をマッピングしてみました.
これは前回の記事と同様のガラス面の反射を考慮した結果です.
各深さの強度スケールをあわせたので,前回の結果と色の分布が異なってみえます.
60wide強度分布_3D_refs

次にガラス面で吸収させた結果です.
60wide強度分布_3D_absorbs


以下,このガラス面で吸収させた結果の深さ毎の強度分布です.
上の3Dの強度分布とは異なった結果に見えますが,これは強度のスケールを
合わせていないためです.

水深 1cm(蛍光灯から11cm)
60wide強度分布_1cms
ピーク放射照度:46.9W/m^2
全放射束:5.12W



水深 10cm(蛍光灯から20cm)
60wide強度分布_10cms
ピーク放射照度:33.8W/m^2
全放射束:4.28W



水深 20cm(蛍光灯から30cm)
60wide強度分布_20cms
ピーク放射照度:21.4W/m^2
全放射束:3.35W



水深 30cm(蛍光灯から40cm)
60wide強度分布_30cms
ピーク放射照度:14.0W/m^2
全放射束:2.58W



水深 42cm(蛍光灯から52cm) 水槽底です
60wide強度分布_40cms
ピーク放射照度:9.17W/m^2
全放射束:1.88W

といった結果になりました.
右側のチャートは,単位面積あたりの光エネルギー(W)を示しています.
単位は mW/m^2 になってしまってます.前回はW/m^2でした.

側面ガラスからの反射光が無い状態では,水槽中央の強度が明るくなっています.
その反面,全放射束は小さくなっています.
ガラス面からの反射光の影響が一目で確認できますね.
集光性の高い灯具の場合には,この結果に近い分布特性になると思われます.

それぞれの深さでピーク放射照度と全放射束を比較してみます.
左側の数値はガラス面で反射,右側は反射なし(全吸収)です.

水深 : ピーク放射照度 :   全放射束
(cm)   (w/m^2)            (W)    
  1 :  46.9 → 46.9    5.14 → 5.12
 10 :  34.2 → 33.8    4.97 → 4.28
 20 :  24.1 → 21.4    4.86 → 3.35
 30 :  22.6 → 14.0    4.78 → 2.58
 40 :  22.4 → 9.17    4.69 → 1.88

このようにガラス面での反射が無くなると,ピーク放射強度も全放射束とも
減少しています.このとこから,ガラス面でかなりの光が反射されていたことが
理解できます.
これではガラスのコケに積極的に光を照射して光合成をさせている
ようなものですね.

蛍光灯のような配光特性が広い灯具では,このようなガラス面で
全反射する光が影響して,サイドの強度が強くなる,といった
面白い現象が起きていたことが判りました.



側面ガラスで生じる全反射についてはこの記事を参照ください.

前回の記事の補遺です.
光線追跡の2次元の図で,3本の蛍光灯から発する光線の色を変えて
表示をしていましたが,紛らわしいので同色にして再度光線追跡を
した結果です.
今回は蛍光灯1本あたり100の光線をランダムな方向に飛ばしています.
光線の振る舞いがイメージできると思います.

60wide光線追跡_2Da


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水槽と照明 その1 海水の光の吸収
水槽と照明 その2 光線追跡
水槽と照明 その3 ガラス蓋と光損失
水槽と照明 その4 メタハラの特性
水槽と照明 その5 蛍光灯照明のモデリング

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この記事に対するコメント

水槽側面の反射って、凄いんですね。
でも、それだけ、側面に光が行ってるんですね。
だから、コケが凄くなると。
う~ん、数値とか細かい中身は良く分かって無いけど、
イメージは掴めました(笑)
さすが、ハナアレジー塾は勉強になります!
【2009/07/17 22:27】
URL | ヒゲオヤジ #- *編集*

ヒゲオヤジさん

こうやって詳細に検討すると,直感とは違う事実が
分かって面白いです.
ここまで側面で反射しているとは思いもよりませんでした.
コケやら石灰藻がこびりつくと,場所によっては明るさが
半減しているかもしれないですよ.

Mag-Flipでコシコシ掃除するとサンゴも元気になりそうですね(^^
私もMag-Flip買いにいこうっと.
【2009/07/18 20:52】
URL | ハナアレジー #- *編集*

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