1.5 Світлова система величин

Основною світловою одиницею в системі СІ є кандела (кд) – сила світла (І), випромінювана в перпендикулярному напрямку з поверхні чорного тіла площею 1/6·10^–5 м² при температурі кристалізації платини Т=2045 К і тиску 101325 Па.

Допоміжні світлові величини приведені нижче:

Φ–	світловий потік	ефективний потік випромінювання, визначається спектральною чутливістю ока, одиниця виміру – люмен (лм = кдср);
Μ –	світимість	густина випромінюваного (відбитого) світлового потоку з площі поверхні випромінюючого (відбиваючого) тіла, одиниця виміру – лм/м2.
Е –	освітленість	густина світлового потоку по освітлюваній поверхні, одиниця виміру – люкс (лк = лм/м2);
Q –	світлова енергія	добуток світлового потоку на час його дії, одиниця виміру – лмс;
L –	яскравість	густина сили світла з площі проекції випромінюючого (відбиваючого) тіла в заданому напрямку, одиниця виміру – кд/м2;
Η –	світлова експозиція	світлова енергія, падаюча на одиницю площі, одиниця виміру – лкс.

1.6 Теплові випромінювачі

Джерела, свічення яких обумовлено нагріванням, називаються тепловими випромінювачами.

Закони теплового випромінювання встановлені для чорного тіла, тіла, що поглинає все падаюче на нього випромінювання (коефіцієнт поглинання чорного тіла ). Чим краще тіло поглинає випромінювання, тим більше воно здатне віддати потік випромінювання при нагріванні. Нижче приведені основні закони теплового випромінювання.

Закон Кірхгофа відображає залежність між випромінюваністю тіл, нагрітих до однієї температури, і їх коефіцієнтами поглинання

де – випромінюваність чорного тіла, Вт/м².

Закон Стефана-Больцмана виражає випромінювану здатність чорного тіла

де – стала Больцмана, Вт/(м²· К⁴);

Т – абсолютна температура, К.

Закон зміщення Віна виражає зв'язок між положенням максимуму в спектрі випромінювання чорного тіла і температурою нагріву

,

де – довжина хвилі, яка відповідає максимуму спектральної густини енергетичної світимості тіла, нм;

– стала Віна, нм·Κ.

Спектри випромінювання чорного тіла при різних температурах приведенні на рисунку 5, де заштрихована частина являє собою область видимого випромінювання.

Рисунок 5 – Спектри випромінювання чорного тіла при різних температурах

Світловий ККД випромінювання виражає відношення площі видимої області спектра до площі, обмеженої кривою спектральної густини випромінювання тіла і віссю довжини хвиль. З рисунка 6 видно, що максимальний світловий ККД буде мати місце при температурі біля 6500 K і становить 14,5%. Світловий ККД деяких теплових випромінювачів в залежності від температури приведений в таблиці 1.

Рисунок 6 – Залежність світлового ККД від температури теплового випромінювача

Таблиця 1 – Світловий ККД теплових випромінювачів

Випромінювач	Температура випромінювача, Κ	Світловий ККД, %
Полум'я гасової лампи	1850	0,04
Вугільна нитка лампи	2135	0,52
Вольфрам при плавленні	3665	8,1
Сонце в зеніті	6000	13,8
Чорний випромінювач	6500	14,5