6

Курс «Фотометрия»

Лекция 2. Основы физической фотометрии

• Единицы измерения световых величин

• Отражательная способность тел

• Понятие физической фотометрии. Некоторые типы фотометрических приборов.

• Направления фотометрии

2.1. Единицы измерения световых величин. Основы физической фотометрии

Основной мерой света можно считать световой поток, обозна­чаемый в светотехнической литературе буквой Ф. Фактически световой поток — это мощность светового излучения, измеренная в специальных едини­цах, называемых люменами (сокращённое обозначение  лм, в иностранной  1m).

Люмен — это 1/683 ватта светового мо­нохроматического, то есть строго одноцветного, излучения с длиной волны 555 нм, соответствующей максимуму кривой спектральной чувствительности глаза. Величина 1/683 появилась исторически, когда излучение сравнивалось со светом свечи.

Красное отношение - выраженное в процентах отношение красного светового потока к общему световому потоку источника света. Светимость - величина светового потока, испускаемого единицей поверхности. Единицами светимости являются люкс и фот.

Пространственная доля (сверического евклидова) пространства характеризуется телесным углом.. Единица измерения – стерадиан.

Для характеристики освещения конкретных мест вво­дится световая величина  освещённость. Ос­вещённость — это величина светового потока, приходящаяся на единицу площади освещаемой поверхности. Если световой поток Ф падает на какую-то площадь S, то средняя освещённость этой площади (обозначается буквой Е) равна:

E = Ф / S

Единица измерения освещённости называется люксом (со­кращённо  лк, в иностранной  1х). Один люкс  освещённость, при которой световой поток 1 лм падает на площадь в 1 м²:

1 лк = 1 лм / 1м².

Освещённость на какой-либо поверхности от источника света или осветительного прибора с силой света I определяется формулой:

где l  расстояние от источника света до освещаемой поверх­ности;

  угол между направлением света и перпендикуляром к этой по­верхности.

Эта формула, называемая «законом квадратов расстояний», является одним из основных понятий светотехники и лежит в ос­нове всех светотехнических расчётов, в том числе и компьютер­ных программ.

Ос­вещённость около 1 лк создаётся стеариновой свечой на плоско­сти, перпендикулярной направлению света и расположенной на расстоянии 1 метр. Для сравнения: освещённость от полной Луны на поверхности Земли зимой на широте Казани не превы­шает 0,5 лк; прямая освещённость от Солнца в летний полдень на широте Казани может достигать 100 000 лк.

Наш глаз оценивает «светлоту» предметов не по их освещённости, а по яркости. Яркость L поверхности S — это отношение силы света I, излучаемой этой поверхностью в каком-либо направлении, к площади проекции этой поверхности S на плос­кость, перпендикулярную выбранному направлению

В этой формуле I  сила света поверхности (элемента поверхности или даже точки) в опре­делённом направлении. Если для светового потока, силы света и освещённости суще­ствуют специальные единицы измерения (люмен, кандела и люкс), то для единицы измерения яркости специального назва­ния нет. За единицу измерения яркости принята яркость плоской по­верхности, излучающей силу света в 1 кд с одного квадратного метра в направлении, перпендикулярном светящей поверхности, то есть 1 кд/м².

В табл.2.1. приведены основные световые величины и единицы световых величин. в Международной системе единиц (СИ).

Табл. 2.1. Основные световые величины и их единицы

Величина	Обо­зна­чение	Связь с другими величинами	Единица
			Наименование	Обо­зна­чение
Световой поток	Фv		Люмен	лм
Световая энергия	Q	Q  ∫Фvdt	Люмен-секунда	лм·сек
Сила света (источника в некотором направлении)	I	I  dФv/d	Кандела	кд
Световая эффективность излучения	K	K  Фv/Фe	Люмен на ватт	лм/вт
Яркость (в заданной точке и в заданном направлении)	L		Кандела на кв. метр (уст. название нит)	кд/м2
Освещенность (в точке поверхности)	E	E  dФv/dA	Люкс	лк
Светимость (в точке поверхности)	M	M  dФv/dA	Люмен на кв. метр	лм/м2
Экспозиция (количество освещения)	H	H  dQ/dA  ∫Edt	Люкс-секунда	лк·сек
Освечивание	θ	θ  ∫Idt	Кандела-секунда	кд·сек
Спектральная плотность световой величины	X	X  dX/d

Световая отдача - отношение излучаемого светового потока к потребленной мощности. Единицей световой отдачи является люмен-на-ватт (лм/Вт). Световой эталон - мера, воспроизводящая с максимально достижимой точностью световые единицы. Световые эталоны подразделяются на основные эталоны, эталоны-копии и рабочие эталоны. Сила света - интенсивность светового потока, приходящаяся на единицу телесного угла (стерадиан).

Частота  колебаний электрического Е и магнитного Н полей связана с длиной волны  соотношением: = 2с/. Радиоволны, рентгеновские лучи и -излучение находят своё место в единой шкале электромагнитных волн. (рис. 2.1), причём между соседними диапазонами шкалы электромагнитных волн нет резкой границы.

Рис. 2.1. Шкала электромагнитных волн