ПРИЛОЖЕНИЕ 5.

ОСНОВНЫЕ ФОТОМЕТРИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ И ИХ ЕДИНИЦЫ

Фотометрия — раздел оптики, занимающийся вопросами измерения интенсивности света и его источников. В фотометрии используются следующие величины:

1. Энергетические — характеризуют энергетические параметры оптического излучения безотносительно к его действию на приемники излучения;

2. Световые — характеризуют физиологические, действия света и оцениваются по воздействию на глаз (исходят из так называемой средней чувствительности глаза) или другие приемники излучения.

1. Энергетические величины

Поток энергии излучения через некоторую поверхность - это мощность излучения, проходящего через эту поверхность:

где - энергия, перенесенная через поверхность за малый интервал времени . Единица потока излучения — ватт (Вт).

Энергетическая светимость (интенсивность излучения)

где - поверхность, перпендикулярная направлению распространения излучения, через которую переносится поток , т. е. представляет собой поверхностную плотность потока излучения. Единица энергетической светимости — ватт на метр в квадрате (Вт/м²).

Энергетическая сила света (сила излучения) определяется с помощью понятия о точечном источнике света — источнике, размерами которого по сравнению с расстоянием до места наблюдения можно пренебречь. Энергетическая сила света - величина, равная отношению потока излучения источника к телесному углу , в пределах которого это излучение распространяется:

Единица энергетической силы света — ватт на стерадиан (Вт/ср).

Энергетическая яркость (лучистость) - величина, равная отношению энергетической силы света элемента излучающей поверхности к площади проекции этого элемента на плоскость, перпендикулярную направлению наблюдения:

Единица энергетической яркости — ватт на стерадиан умноженный на метр в квадрате (Вт/(ср·м²)).

Энергетическая освещённость (облученность). Энергетическая освещённость , т. е. поверхностная плотность потока, падающая на данную поверхность, определяется по формуле:

Энергетическая освещённость характеризует величину потока излучения, падающего на единицу освещаемой поверхности. Единица энергетической освещенности совпадает с единицей энергетической светимости (Вт/м²).

2. Световыевеличины

При оптических измерениях используются различные приемники излучения (например, глаз, фотоэлементы, фотоумножители), которые не обладают одинаковой чувствительностью к энергии различных длин волн, являясь, таким образом, селективными (избирательными). Каждый приемник излучения характеризуется своей кривой чувствительности к свету различных длин волн. Поэтому световые измерения, являясь субъективными, отличаются от объективных, энергетических и для них вводятся световые единицы, используемые только для видимого света.

Основной световой единицей в СИ является единица силы света — кандела(кд). Кандела есть сила света в заданном направлении источника, испускающего монохроматическое излучение частотой 540·10¹² Гц, энергетическая сила которого в этом направлении составляет Вт/ср (ватт делённый на стерадиан).

Определение световых единиц аналогично энергетическим.

Световой поток определяется как мощность оптического излучения по вызываемому им световому ощущению (по его действию на селективный приемник света с заданной спектральной чувствительностью). Световым потоком , посылаемым источником света в некоторый телесный угол , называют величину, равную произведению силы источника света на телесный угол, т.е.

Единица светового потока — люмен (лм): 1 лм — световой поток, испускаемый точечным источником силой света в 1 кд внутри телесного угла в 1 ср. (при равномерности поля излучения внутри телесного угла) (1 лм = 1 кд ср).

Светимость определяется соотношением

Единица светимости — люмен на метр в квадрате (лм/м²).

Яркость светящейся поверхности в некотором направлении есть величина, равная отношению силы света в этом направлении к площади S проекции светящейся поверхности на плоскость, перпендикулярную данному направлению:

Единица яркости — кандела на метр в квадрате (кд/м²).

Освещенность Е — величина, равная отношению светового потока , падающего на поверхность, к площади этой поверхности:

Единица освещенности — люкс (лк): 1 лк — освещенность поверхности, на 1 м² которой падает световой поток в 1 лм (1 лм = 1 лм/м²).

Поток энергии Ф_эн, измеряемый в ваттах, и световой поток Ф_св, измеряемый в люменах, связаны соотношением

, лм

где А = 1,6 мВт/Лм - константа, - функция видности, определяемая чувствительностью человеческого глаза к излучению различных длин волн.

Сила света (измеряется в канделах)

, кд

где - световой поток излучения, распространяющегося в малом телесном угле .

Освещенность(измеряется в люксах):

, лк

где - световой поток, падающий на малую поверхность площадью .