ОСНОВНЫЕ ФОТОМЕТРИЧЕСКИЕ ПОНЯТИЯ

Светом, или оптическим излучением, называется электромагнитное излучение, характеризующееся длинами световых волн, расположенными в диапазоне от 0,01 нм до 1 см.

Та часть излучения, которая воспринимается глазом человека, называется видимым излучением. Глаз способен воспринимать свет в диапазоне длин волн от 380 до 770 нм.

Источник света испускает в пространство энергию излучения, которая оценивается и количественно и качественно. Основными фотометрическими величинами видимого излучения являются: сила света (I), яркость (В), световой поток (F), освещенность (E), светность (R).

Основной единицей фотометрических величин является единица силы света 1 свеча (св). Все остальные световые единицы являются производными от основной величины.

Световым эталоном силы света служит так называемый полный излучатель в виде специального сосуда с отверстием, которое светится как черное тело. В этом сосуде имеется блок из платины, которая разогревается до температуры затвердевания. Отверстие этого сосуда рассматривается как плоская площадка, дающая 60 св с 1 см², или, точнее, одну свечу с площади 16,667*10^-7 м² в перпендикулярном к ней направлении, причем сила света рассматривается на таких расстояниях, на которых размерами площади излучателя можно пренебречь. Достоинством такого источника света является его хорошая воспроизводимость. Эталон силы света хранится во Всесоюзном научно-исследовательском институте метрологии.

Яркостью В называется поверхностная плотность силы света в заданном направлении I_i, равная отношению силы света к площади проекции светящейся поверхности S_i на плоскость, перпендикулярную к тому же направлению:

где S - площадь светящейся поверхности.

Единица яркости нит (нт) - это яркость предельно малой, одинаково во всех точках светящейся поверхности, для которой отношение силы света (в свечах) к ее площади (в квадратных метрах) равно единице, причем яркость и сила света определяются в перпендикулярном направлении к этой поверхности:

Наиболее часто встречающиеся яркости приведены в табл. 3 в приложении.

Под световым потоком F понимают среднюю мощность оптического излучения за время, значительно большее периода световых колебаний. Источник света с силой I св излучает в окружающее пространство с

Здесь 4π есть полный телесный угол ω.

Если световой поток ограничен конусом, в вершине которого расположен источник света, а основанием является освещаемая площадка или отверстие в оптической системе, то

Единицей телесного угла является стерадиан (стер). Одним стерадианом называется телесный угол, вырезающий из центра сферы на ее поверхности с радиусом кривизны r площадь S, равную квадрату радиуса этой сферы.

Зависимость между телесным углом ω и плоским и определяется соотношением

Единицей светового потока является люмен (лм). Один люмен равен световому потоку, испускаемому источником света с силой в 1 св в пределах телесного угла в 1 стер

Освещенностью поверхности Е называют поверхностную плотность светового потока излучения, равную отношению падающего на поверхность светового потока к площади освещаемой поверхности S:

Единицей освещенности является люкс (лк). Один люкс есть освещенность поверхности в 1 м2, на которую равномерно распределяется световой поток в 1 лм:

где ρ - коэффициент отражения освещаемой поверхности. В кинематографии яркость освещенной поверхности (например, экрана) принято определять в апостильбах (асб). Один апостильб есть яркость белой поверхности, на которой создана освещенность в один люкс (1 асб=0,318 нт).

Светностъю R называется поверхностная плотность светового потока излучения, равная отношению светового потока к площади светящейся поверхности:

где ρ — коэффициент отражения.

Единицей светности является люмен на квадратный метр — это светность одинаково во всех точках светящейся плоской поверхности, которая испускает в одну сторону световой поток в один люмен с площади в один квадратный метр:

Пример 13. Определить яркость листа белой бумаги с коэффициентом отражения 0,8, на которой создана освещенность в 200 лк.

Решение. Применив формулу (24,10), получим

B = 50,9 нт.