Основні фотометричні величини і їхні одиниці

Світло як вид матерії переносить певну енергію, яку називають світловою, або променистою. Ця енергія в процесі взаємодії світла з речовиною може перетворюватися в інші види енергії – внутрішню, хімічну, електричну. Дія світла на око, фотопластинку чи будь-який інший об'єкт ха­рактеризується передусім величиною переданої енергії. У практичній світлотехніці вимірювання фотометричних величин здебільшого здійснюється способом порівняння світлових впливів на око людини. Таке вимірювання має суб'єктивний характер. Ним не можна обмежитися, бо, скажімо, тіло при температурі до 700 К може бути дуже потужним джерелом інфрачервоного випромінюван­ня, відігравати важливу роль у виробничих процесах, але за зорови­ми відчуттями належати до нульових джерел світла, оскільки воно невидиме. Тому у фотометрії доводиться користуватися подвійними одиницями вимірювання: енергетичними і візуальними, що грунту­ються на зорових відчуттях.

До найважливіших фотометричних величин відносять: потік про­менистої енергії Р, світловий потік Ф, силу світла, яскравість В, світність джерела R, освітленість Е.

Потік променистої енергії. Функція видності. Кількість енергії, що переноситься світлом через будь-яку поверхню за одиницю часу, називається потоком променистої енергії: . Потік променистої енергії має розмірність потужності, його мож­на виміряти за часом і кількістю теплоти, яку дістає тіло при повно­му поглинанні світла. Чутливість ока до світла різної довжини хвилі характеризується особливою величиною, що називається функцією видності. Значення функції видності для світлової хвилі l = 555 нм приймають таким, що дорівнює одиниці; для інших довжин світлових хвиль воно мен­ше одиниці і визначається за кривою видності, затвердженою міжнародною комісією з освітлення. З графіка видно, що потік світла з дов­жиною хвилі 510 нм або 610 нм має бу­ти вдвоє потужнішим, ніж потік світла з довжиною хвилі 555 нм, щоб зорові відчуття від них були однакові.

Світловий потік – це потік променистої енергії, оцінюваний за зоровим відчуттям. За світловим потоком роблять висновок про рі­вень зорового збудження, що зумовлюється світлом даної потужнос­ті і спектрального складу. Одиницею світлового потоку є люмен. У фотометрії для спрощення означень ряду величин користують­ся поняттям точкового джерела світла. Під точковим розуміють таке джерело світла, розмірами якого можна знехтувати порівняно з від­станню до місця спостереження. Це ізотропне джерело, випроміню­вання якого в усіх напрямах однакове. Користуються також тілесними кутами, вираженими в стерадіанах. Стерадіан – центральний тілес­ний кут, що спирається на частину сферичної поверхні, площа якої дорівнює квадрату радіуса сфери.

Люмен – світловий потік, який випромінюється точковим джере­лом світла силою в одну канделу в тілесний кут, що дорівнює одному стерадіану: Світловий потік, що випромінюється точковим джерелом в будь-який тілесний кут, , де I – сила світла точкового джерела, – тілесний кут. Повний світловий потік точкового джерела .

Сила світла – характеристика джерела світла. Сила світла – ве­личина, що визначає за зоровими відчуттями енергію випромі­нювання точкового джерела в тілесний кут, що дорівнює одному стерадіану, за одиницю часу. Інакше, сила світла вимірюється світ­ловим потоком, що випромінюється в тілесний кут, який дорівнює одному стерадіану, тобто . Одиниця вимірювання сили світла – Кандела.

Яскравість. Характеристикою випромінювання протяжних джерел світла в даному напрямі є яскравість. Яскравість В чисельно дорівнює відношенню сили світла в заданому напрямі до проекції світної поверхні на площину, перпендикулярну до цього напряму: , де – сила світла джерела dS в напрямі j до нормалі.

Світність – це характеристика протяжного джерела світла за густиною випромінювання його поверхні. Вона чисельно дорівнює сумарному світловому потоку, що випромінюється з одиниці світної поверхні в усіх напрямах:

[Лм/м²].

Освітленість. Освітленість є характеристикою не джерела світ­ла, а тієї поверхні, на яку падає світло. Освітленість чисельно до­рівнює величині світлового потоку, що падає на одиницю площі освітлюваної поверхні, тобто

.

Вважаючи, що dФ = 1лм, dS = 1м², дістанемо одиницю освітлено­сті 1лм/м², або люкс (лк). Якщо довільно зорієнтована поверхня dS освітлюється точковим джерелом світла S’, то . Підставивши вираз dS у формулу освітленості, матимемо: . Отримана формула виражає два закони освітленості Ламберта, а саме:

- освітленість поверхні, створювана точковим джерелом світла, обернено пропорційна квадрату відстані від джерела;

- освітленість поверхні прямо пропорційна косинусу кута падін­ня світла.

Дата добавления: 2014-01-07