1.3.2. Редуцированные фотометрические величины

Это эффективные фотометрические величины, характеризуют оптическое излучение по его воздействию на заданный селективный приёмник света. При любом спектральном составе излучения одинаковым реакциям селективного приёмника соответствуют равные значения редуцированных физических величин. В этом их основное удобство, особенно при оценке излучения, применяемого в практических целях. Каждая из этих величин есть интеграл от произведения спектральной плотности соответствующей энергетической величины, характеризующей излучение, на спектральную чувствительность данного приёмника.

Спектральная чувствительность приёмника излучения, отношение величины, характеризующей уровень реакции приёмника, к потоку энергии монохроматического излучения, вызывающего эту реакцию. Различают абсолютную спектральную чувствительность, выражаемую в единицах (например, А/Вт, если реакция приёмника измеряется в амперах), и безразмерную относительную спектральную чувствительность  отношение абсолютной спектральной чувствительности при данной длине волны излучения к максимальному значению спектральной чувствительности при некоторой другой длине волны.

Спектральная плотность величины, характеризующей излучение (например, потока излучения, силы света), - это отношение рассматриваемой величины, взятой в очень (более строго — бесконечно) малом интервале, содержащем данную длину волны , к ширине этого интервала . Вместо  могут использоваться частоты, волновые числа или их логарифмы. В таких случаях термин спектральной плотности уточняется — говорят, например, о спектральной плотности по частоте. График зависимости спектральной плотности от длины волны  или от частоты  характеризует распределение соответствующей величины по спектру.

Волновое число, величина, связанная с длиной волны λ соотношением: k = 2π/λ (число волн на длине 2π). В спектроскопии волновым числом часто называют величину, обратную длине волны (1/λ).

Редуцированные, или эффективные, фотометрические величины оценивают излучение по его действию на те или иные селективные приёмники излучения. Если в качестве такого приёмника служит человеческий глаз, соответствующие фотометрические величины называют световыми величинами. Для характеристики излучения по его действию на др. селективные приёмники (бактерии, растения и т.д.) предложены и применяются другие системы редуцированных фотометрические величины: бактерицидные величины, фитовеличины и др.

1.4. Световые величины

Это фотометрические величины, редуцированные в соответствии со спектральной чувствительностью среднего светлоадаптированного человеческого глаза.

Международное соглашение заключено о применении лишь одной системы редуцированных — световых величин. Употребляют фитовеличины, которые характеризуют полезность излучения при выращивании растений, а также бактерицидные и эритемные редуцированные фотометрические величины для оценки ультрафиолетового излучения соответственно по обеззараживающему действию и по полезному действию на организм человека.

Световые величины определяют по отношению к так называемому среднему человеческому глазу. Напомним, что адаптация физиологическая - это совокупность физиологических реакций, лежащая в основе приспособления организма к изменению окружающих условий и направленная к сохранению относительного постоянства его внутренней среды (гомеостаза). В результате физиологической адаптации повышается устойчивость организма к холоду, теплу, недостатку кислорода, изменениям барометрического давления и др. факторам. Изучение адаптации имеет большое значение для понимания процессов саморегуляции организма, его взаимодействия с окружающей средой. Относительной спектральной чувствительностью этого условного приёмника света считают функцию относительной спектральной световой эффективности, нормализованную в результате экспериментальных статистических исследований (в них усреднение производится как по большой совокупности глаз отдельных людей с нормальным зрением, так и по реакциям одних и тех же глаз в различные моменты времени).

Освещённость в точке поверхности, одна из световых величин, равная отношению светового потока излучения, падающего на малый элемент поверхности S, содержащий рассматриваемую точку, к площади S (иначе, освещенность — поверхностная плотность светового потока). Если размеры источника света малы по сравнению с его удалением l от S, освещённость Е = I cos α / l², где I — сила света источника, α — угол падения света на S (угол между направлением светового потока и перпендикуляром к S). Единицы освещенности: люкс (лк) и фот; 1 фот = 10⁴ лк.

Сила света, одна из основных световых величин, характеризующая источник видимого излучения. Сила света в общем случае различна для различных направлений от источника; она равна отношению светового потока, распространяющегося от источника внутри элементарного (очень малого) телесного угла, который содержит данное направление, к этому телесному углу. Единица силы света в Международной системе единиц СИ — кандела (кд). Понятие силы света применимо только на таких удалениях от источника, которые намного превышают его размеры.

Яркость, L, световая величина, равная отношению светового потока d² к фактору геометрическому

ddAcos : L = d²/ddAcos.

  Здесь d — заполненный излучением телесный угол, dA — площадь участка, испускающего или принимающего излучение,  — угол между перпендикуляром к этому участку и направлением излучения. Из общего определения яркости следуют два практически наиболее интересных частных определения: 1) яркость — отношение силы света I элемента поверхности к площади его проекции, перпендикулярной рассматриваемому направлению: L = dI/dA cos . 2) яркость — отношение освещённости Е в точке плоскости, перпендикулярной направлению на источник, к элементарному телесному углу, в котором заключён поток, создающий эту освещённость: L = dE/dcos. Яркость измеряется в кд·м ^2. Из всех световых величин яркость наиболее непосредственно связана со зрительными ощущениями, так как освещённости изображений предметов на сетчатке пропорциональны яркостям этих предметов. В системе энергетических фотометрических величин аналогичная яркости величина называется энергетической яркостью и измеряется в Вт·ср ^1·м^2.

Светимость в точке поверхности есть отношение светового потока, исходящего от малого элемента поверхности, который содержит данную точку, к площади этого элемента. Единица светимости в системе СИ — люмен на квадратный метр (лм/м²). Аналогичная величина в системе энергетических величин называется энергетической С. и измеряется в Вт/м².

 Освечивание, одна из световых величин, применяемая в импульсной фотометрии; равна интегралу от силы света импульсного источника по времени. Единица освечивания — кандела-секунда (кдс). Аналогичная величина для потока излучения называется энергетическим освечиванием и измеряется в в Втсср^1