Фотометрия - раздел оптики, изучающий световые потоки источников света (их излучение, свойства и измерения), а также источники света и восприятия их излучаемой энергии приборами и глазом человека.
Фотометрии разделяют:
на «объективную» фотометрии (оперирует понятиями энергии, мощности и потока энергии и применима к любым волн) и
на «субъективную» фотометрии (оперирует величинами, опирающиеся на характер восприятия света глазом человека).
Источником света считать тела, излучающие электро-магнитные волны оптического диапазона (видимые, инфракрасные и ультрафиолетовые лучи). Луна не является настоящим источником света, поскольку его свечение обусловлено отражением солнечного излучения.
Классификация источников света.
Источники света подразделяют:
1. по размеру на:
- Точечные;
- Протяженные (Неточке)
2. по цвету свечения на:
- Монохроматические (одноцветные)
- Немонохроматическим (белые, многоцветные)
3. по способу реализации (создания) свечения на:
- Тепловые (очень нагретые)
- Нетепловые (холодные как светящиеся бактерии, светлячки и газоразрядные лампы);
4. по виду излучаемых волн на:
- Когерентные (например, лазеры);
- Некогерентные (все другие источники);
5. по характеристикам их конструктора на:
- Природные (Солнце, звезды, галактики ...);
- Искусственные (созданные человеком).
Все искусственные источники превращают в световую энергию определенный другой вид энергии. Например, лампочка накаливания потребляет энергию Ео (Дж) от электросети, имеет мощность
Ро = Ео / t (Вт),
а в световую энергию Еν она превращает лишь 3-5% потребленной. Поэтому ее световая мощность
Рν = Еν / t (Вт)
значительно меньше электрической. В субъективной фотометрии эту величину называют полным световым потоком источника (Ф) и измеряют его в ваттах, а в люменах: [Ф] = лм.
1ЛМ - это световой поток, излучаемый точечным источником света в одну свечу внутри единичного телесного угла в один стереорадио.
Соотношение между (лм) и (Вт) определяется так: идеально эффективный преобразователь электроэнергии в свет мощностью 1 Вт создает на длине волны 550нм (зеленый свет) световой поток, который воспринимается нашим глазом и оценивается в 650 люменов.
На другой длине волны его поток будет меньше во столько раз, во сколько чувствительность глаза к этой волны будет меньше, чем к зеленому свету.
Источник света характеризуется определенным оптическим КПД, который называется светоотдачей η:
η = Ф / No [η] = лм / Вт.
У ламп дневного света этот коэффициент составляет η ≈ 60-75 лм / Вт.
Следует пытаться использовать источники света с высоким η.
Для того, чтобы прочитать параграф из учебника физики-9 мы включаем свет (настольную лампу), чтобы увеличить освещенность.
Во освещенностью понимать физическую величину, равную отношению светового потока Ф к поперечной площади поверхности S, на которую он приходится:
Е = Ф / S.
Единицей освещенности Е является люкс (лк).
1 люкс - это такая освещенность, которую создает световой поток 1 лм, равномерно распределен по поверхности площадью 1м2.
Создан приборы для измерения освещенности (люксометры). Именно по этой величине определяются нормы освещенности, при которых использование нашего глаза является наиболее безопасное (например, рекомендовано освещения жилого помещения 80 лк).
К основным понятиям фотометрии кроме световой мощности, светового потока, освещенности и светоотдачи источника относятся также сила света J, светимость источника R и яркость В.
Силой света называют физическую величину, которая численно равна световому потоку Ф, который приходится на единицу телесного угла Ω
J = ΔФ / ΔΩ.
Единицей измерения силы света J является кандела (международная свеча).
1 Кд равна силе света специальной электрической лампочки, которая излучает в определенном направлении при пропускании через нее строго заданную силу тока. Эта единица является одной из семи основных единиц системы СИ.
[J] = Кд = 1лм/стер
Если точечный источник излучает поток равномерно по всем направлениям, то такой источник называют изотропным.
Cвитнистю называют величину, равную световому потоку Ф, излучаемому единицей поверхности светится
R = Ф / S
R определяет поток отдается источником.
Поверхностной яркостью источника называть поток, который ссылается в данном направлении единицей видимой поверхности внутрь единичного телесного угла.
Целесообразно прочитать:
1. Сферическое зеркало.
2. Камера обскура.
3. Глаз как оптическая система.
4. Дисперсия.
5. Зрительные иллюзии.
6. Телесный угол.
7. Система единиц СИ.