І. Теоретичні відомості. Світлове випромінювання, що проходить через деяку поверхню, можна характеризувати кількістю енергії

Світлове випромінювання, що проходить через деяку поверхню, можна характеризувати кількістю енергії, яка переноситься електромагнітною хвилею через цю поверхню за 1 с, тобто потужністю випромінювання W через дану поверхню. У випадку, якщо приймачем світла є око, світлове випромінювання характеризується добутком потужності випромінювання W на коефіцієнт видності V . Ця психофізична або фотометрична характеристика, що враховує спектральну чутливість ока є світловим потоком:

Ф =W V (1)

Тобто світловим потоком називається потік світлової енергії, що оцінюється за зоровим відчуттям.

Наступною фотометричною одиницею є сила світла. Вона визначається відношенням світлового потоку (Ф), створеного точковим джерелом світла в тілесному куті до величини цього тілесного кута (рис. 1):

І=Ф/ , (2)

де =S/R² (3)

[ ] – стерадіан (ср); [І] = кандела (кд); 1кд – сила світла, що випромінюється при певних умовах еталонним джерелом світла.

Згідно (2):

Ф= І (4)

[Ф] = 1 люмен (лм) =1кд × 1 ср - світловий потік, який створює джерело світла силою 1кдв просторовому куті 1ср.

Рис. 1. Схема, що пояснює деякі основні світлотехнічні одиниці.

Освітленість поверхні Е – це відношення світлового потоку, що падає на дану поверхню, до площі цієї поверхні:

Е=Ф/S (5)

Якщо розміри поверхні S малі в порівнянні з її відстанню до джерела світла, то

Е= І/R²×cos , (6)

де - кут падіння світла на поверхню; І – сила світла джерела. Одиниця освітленості: [Е] - люкс (лк). 1 лк = 1 лм/м² (рис.2).

Рис. 2. Схема, що пояснює закон про освітленість поверхні точковим джерелом.

Для неточкових джерел світла, що мають певні розміри, вводиться поняття яскравості:

В= І/S₀, (7)

де І – сила світла, S₀ – видима поверхня. [B] = кд/м².

Основною фізичною величиною, що характеризує економічність електричної лампи, є кількість електричної енергії, яка витрачається на одержання одиниці світла. Ця величина називається питомою потужністю лампи. Якщо потужність електричного струму, який розжарює нитку лампи, позначати через Р, а відповідну їй силу світла (виражену в канделах) – через І, тоді величина питомої потужності матиме такий вигляд:

w= Р/І. (8)

Значення питомої потужності залежить від температури нитки, тому воно різне для різних видів ламп. Експериментально встановлено, що питома потужність кожної лампи зменшується із збільшенням розжарення нитки лампи.