Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

книги из ГПНТБ / Тиходеев П.М. Световые измерения в светотехнике (фотометрия)

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

30.10.2023

Размер:

33.94 Mб

Скачать

☆

1 / 471 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 > Следующая >>>

ЭЭ-5-4

О / - / 6 g

Книга содержит основные сведения о световых измерениях (фотометрии) в применении к свето технике. В ней изложено учение о световых вели-, чинах и единицах. Рассмотрены способы измерений светового потока, освещенности, силы света, яркости, пропускания, отражения, поглощения света и т. д!* Кратко разобраны измерения спектрофотометри ческие и цветовые. Собран цифровой справочный ма териал.

Книга предназначена для научных и инженер но-технических работников, имеющих дело со све-. товыми измерениями.

Тиходеев Павел Михайлович

СВЕТОВЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ В СВЕТОТЕХНИКЕ

Редактор А .	С. Шайкевич			Технический редактор Е. М. Соболева
Сдано в	производство 5/IV 1962 г.			Подписано к печати 3/V III 1962 г.
М-03131.	Печ. л. 29.	Уч.-изд..	л. 31,9.	Бум. л. 14,5.	Формат 60Х901/ , ,
	Тираж 5000.		Заказ 971.	Цена	1 р. 70 к.

Типография Ni 6 УПП Ленсовнархоза, Ленинград, ул. Моисеенко, 10

ПРЕДИСЛОВИЕ

v >

Объ&м знаний по световым измерениям за годы, прошедшие после первогб издания книги (J936 г.), сильно возрос преимущественно за счет расширения применения фотоэлементов и большего разнооб разия в приборах. Размер книги пришлось, однако, не увеличить, а несколько сократить, что может помочь обслужить ею более широ кий круг читателей. В связи с этим, как и в первом издании, библи ография вовсе не введена и сильно сокращено или даже опущено описание ряда приборов, которые сравнительно недавно стали изго товляться и сведения о которых нетрудно найти в распространенных журналах: «Светотехника», «Журнал технической физики» и других.

Что касается отечественной литературы, то в				значительной части
ее можно найти по журналу «Светотехника».				Иностранная литера
тура	по	фотометрии	очень подробно указана, например,		в книге
J. W.	Т.	W а 1s h,	Photometry, London, 1953.	Литература	по фото

элементам представлена в книге W. S u m m e r , Photosensitors, London, 1957, Зкпо физическим приемникам— в книге R. A. Sm i t h, F. E. J o n e s "and R. P. C h a s m a r, The Detection and Measu rement of Infra-red--.. Radiation, Oxford, 1957.

В настоящее издакие включены главным образом основные све дения. Много специальных вопросов (например, измерение освечивания) не затронуто. Освещение этих вопросов, а также описания приборов можно найти в работах отечественных ученых и специ алистов по фотометрии: проф. М. М. Гуревича, к. т. н. В. Е. Карташевской, проф. М. В. Соколова, проф. В. В. Новикова, проф. Б. Ф. Федорова, проф. -Н. А. "Карякина, к. т. н. С. Г. Юрова, к. т. н. В. С. Хазанова, к. тУ н. Д. А. Шкловера, к. т. н. А. А. Волькенштейна, к. т. н. А. А. Бутылева, к. т. н. Н. В. Гор бачева, к. т. н. Е. С. Ратнера и многих других.

В подготовке рукописи к печати автору оказали содействие канд. физико-матем. наук Е. Д. Девяткова и канд. техн. наук В. Е. Карташевская.

Проф. П. М. Тиходеев,

доктор технических наук

		ОГЛАВЛЕНИЕ
„				Стр.
Глава первая. Световые величины................................................................................				9
1. Излучение, поток излучения,			лучистая энергия. Восприятие гла	—
	зом. Надобность в световых величинах..................................................
2. Скорость света. Частота колебаний.......................................................				12
3. Световой поток. Видность (лучистой мощности)..................................				13
4.	Распределение лучистой энергии по спектру и способы описания его			15
5. Световая энергия............................................................................................				—
6. Способы построения световых величии..................................................				16
7.	Светио с т ь ........................................................................................................			17
8. Освещенность ................................................................................................				—
9.	Количество освещ ения...............................................................................		света	18
10. Сила света. Удельная сила				—
11.	Яркость.	Непосредственное	восприятие яркости глазом . . . .	20
12.	Величины лучистой энергии. Соотношение с ними световых вели			23
13.	чин. Сводка тех и других величин..........................................................
	Разные световые величины .......................................................................			27
14.	Единицы	для измерения величин лучистой эн ер г и и .................		28
15.	Световые ед и н и ц ы ........................................................................................			29
16.	Размерности световых ед и н и ц ...................................................................			31
17.	Иностранные световые единицы ...............................................................			32
18.	Световые технические характеристики и показатели.................			33
19.	Природа	световых измерений. Практическое преимущество при

	менения световых в ел и ч и н ...............................................................					.... .	34
Глава вторая. Математические соотношения для				световых	величин . . .		37
20. Сложение яркостей и других световых величин..................................							—
21.	Переход от световых величин		к величинам лучистой энергии.				39
22.	Световой эквивалент лучистой мощности. Относительнаявидность
	Правило (закон) квадратов расстояний . - ..................................						40
23. Правило, (закон) косинусов (для освещения)..............................					косинусов для		44
24.	Рассеяние света поверхностью.		Правило	(закон)			45
25.	светящихся и отражающих свет поверхностей..........................				Освещенность
	Общее выражение для освещенности. Обратимость.						48
26.	от светящейся т о ч к и ............................................................................
	Взаимозаменяемые	светящиеся поверхности..............................					56
27.	Яркость цилиндра.	Яркость ш ара...................................................			отполосы . .		57
28.	Освещенность от светящейся нити. Освещенность						—
29.	Освещенность от светящегося круга, шара иполушара . . . .						59
30.	Освещенность от	светящегося	прямоугольника,		треугольника		63
31.	и многоугольника. Телесный угол, опирающийся на прямоугольник
	Световой поток с круга на круг и с прямоугольника					на прямо	66
	угольник .........................................................................................................
32. Примеры сложения световых величин...........................................						ось^щ^а-	69
33.	Представление световых величин как векторов. Вектор						^6
	н о с т н ..........................................................................................................

Глава третья. Отражение,				пропускание и		поглощение		света.....................				73
34. Отражение св ет а				............................................................................................								—
35.	Пропускание св ет а ........................................................................................				Б у г е р а							76
36.	Поглощение света ........................................................... Закон				Б у г е р а		Б эр а					78
37.	Поглощение света ..........................................раствором. Закон						Б эр а					79
38.	Соотношение отражения, поглощения и пропускания света. Много											80
39.	кратное отражение ...........................................................................с в е т а									поглощения		80
39.	Спектральный		состав света и явления отражения,							поглощения		81
40.	и пропускания		света ...............................................................................			пропускания		или		отражения.		81
40.	Вычисление общего коэффициента					пропускания		или		отражения.		82
	Вычисление коэффициента яркости для одноволнового света . . .											82
Глава четвертая. Образцовые ......................................................световые меры												83
41. Точное значение световых ...........................................................единиц												—
42. Назначение образцовых .............................мер и их подразделение												—
43.	Основной световой .......................................................................эталон											—
44.	Производные эталоны ................................................................................											87
45. Разрядные образцовые .................меры и измерительные приборы												—
46. Оценка состояния исходного воспроизведения световых единиц												88
47. Связь световых единиц ..........................................с энергетическими												—
48. Вычисление светового .................эквивалента лучистой мощности												89
Глава пятая. Опорные точки для единообразия световых								измерений . . .				90
49.	Единообразие световых измерений.						Опорные точки			для	едино	—
	образия	.............................................................................................................										—
50. Исходное распределение . . . .лучистой мощности по спектру												91
51. Получение шкалы ..............................................цветовых температур												92
52. Образцовые лампы для спектрального распределения мощности												93
53.	Образцы источников «белого света».					Условия естественного днев						95
	ного освещения		.......................................................................									95
Глава шестая. Светоизмерительные ................................................................лампы												100
54. Источники света ......................................для измерительных целей												—
55. Описание светоизмерительных ................................ламп накаливания												101
56. Отбор и подготовка ..................................светоизмерительных ламп												107
57.	Применение и хранение ...................................................................лам п							поспектру				109
58.	Лампы для распределения . . .лучистой мощности							поспектру				121
Глава седьмая. Глаз как			участник .................................		световых	измерений						124
59. Чувствительность .........................к наличию разницы в яркостях												—
60.	Спектральная чувствительность .................глаза. Средний								г л а з			125
61.	Адаптация.................................										свойств	127
62.	Способ замещения для устранения неодинаковости										свойств	,
63.	сетчатки	.........................................................................................................										130
63.	Размеры полей сравнения ............................................................................											132
' 64. Способ нахождения ...................светового равенства и егограниц												—
65.	Остаточные зрительные впечатления						сетчатки	и	последующие			141
	зрительные образы . . . ............................................................................											141
66.	Размеры зрачка		глаза. Влияние размеров отверстий							в зритель		144
67.	ных трубках..........................................											144
67.	Наблюдения двумя .......................................................................гл азам и					измерений		помощью			глаза.	146
' 68.	Основное	уравнение для			световых	измерений		помощью			глаза.	1 4 7 -
	Правило сложения ........................................................................яркостей											1 4 7 -
69. Восприятие глазом ...................................................светящихся точек												149
Глава восьмая. Способы измерений разноокрашенных полей									сравнения . .			150
70. Особенности сравнений ..................................разноцветных яркостей												—
71.	Непосредственное сличение.......................................................................						разноцветных			измерений.		151
72.	Краткое	описание		разных	способов		разноцветных			измерений.		152
	Способ промежуточных .........................ступеней по цвету									•. . . .		152

^ 73. Основной способ разноцветных измерении									..........................................		155
74.	Сравнения по с п е к т р у ................................................................................				световых и зм ер ен и й						158
75.	Отбор наблюдателей для				световых и зм ер ен и й						159
76. Надежность и устойчивость измерений помощью .................глаза											160
Глава девятая. Получение				полей	сравнения. Испытательные					пластинки.	161
Светомерные головки............................................................................................											161
77.	Основные черты устройств для световых измерений глазом . . .										—
78.	Испытательные пластинки					........................................................................					162
79. «Белый цвет» для световых (и цветовых) измерений.....................											166
80. Способы получения полей сравнения.......................................................											168
81.	Светомерные головки ....................................................................................										170
Глава десятая. Физические приемники (преобразователи) для световых											176
измерений .....................................................................................................................											176
82.	Неизбирательные			физические			приемники		лучистой	энергии	—
83.	Устройство	измерений.....................................................................................................			термостолбиками и термопарами. Устра						—
83.	Особенности				термостолбиками и термопарами. Устра						185
84.	нение тепловых			н электромагнитных				пом ......................................ех			185
84.	Избирательные		физические			прием ники ..............................................					195
85.	Селеновые фотоэлементы ............................................................................										199
86. Общие правила применения селеновых фотоэлементов.................											209
87. Фотоэлементы с внешним фотоэффектом..............................................											217
88.	Фотоумножители			........................................................................................					и фотоумножителей .		229
89. Общие правила			применения фотоэлементов						и фотоумножителей .		234
90.	Электрические		измерения			токов ...........................................................					234
90.	Исправление спектральной					чувствительности......................................					251
91. Сравнение зрительных и физических световых измерений . . . .											256
Глава одиннадцатая. Количественное изменение света для измерительных											258
ц е л е й											258
92. Применение правила (закона)							квадратов расстояний. Применение				—
	сложения в ел и ч и н ........................................................................................										—
93. Применение правила (закона) косинусов (для освещения) . . . .											260
94.	Прерывистое освещение . [ Правило Тальбота ...................................... ]										—
95.	Применение	поляризации				света...............................................................					264
96. Изменение площади светящихся поверхностей пли пучка света											—
97.	Поглощающие средины				...............................................................................света						266
98.	Применение	отражения									267
99.											268
100. ........................................................................................Изменение яркости											—
101. ........................................................................................	Способ полутеней										269
102. . . . .Сравнение различных способов изменения освещенности											—
Глава двенадцатая.		Измерение освещенности						переносными		приборами	270
(люксметры ................................................................................ .)									. . . . . . . .		270
103. Общие приемы измерения						освещенности естественной				н искусст	—
....................											—
104. ..................................................Требования к зрительным люксметрам											275
105. ........................................................................................	Вебера										—
106. ...................................................................	ВНИИМ и д р у г и е										278
107. .................Люксметры с фотоэлементами. Селеновые люксметры											282
Глава тринадцатая. Измерение силы света. Светомерные скамьи. Распре											286
делительные ............................................................................................фотометры											286
' 108. .................................	Определение силы света через освещенность										—
109. ....................................................................................	Светомерная с к а м ь я										288
110. ..........................................................Измерения на светомерной скамье											295
111. ......................................................................	Распределительные фотометры										304
112. Светоизмерительные приборы к распределительному фотометру											312
113. ..............................Измерения		силы		света	переносными			приборами			—

114. Определение светового потока по измерениям силы света (н осве									314
115.	щенности)		........................................................................................................	вычислениясветового потока
	Графический способ								327
116.	Световой центр светильников...................................................................								329
Глава четырнадцатая. Измерения светового потока. Светомерный шар . .								.	331
117.	Светомерный шар			........................................................................................	ш а р а				—
118.	Теория	светомерного							332
119.	Способы	измерений		в	ш аре.......................................................................				334
120.	Окраска ш а р а ................................................................................................								337
121.	Проверка б е л и зн ы			........................................................................................					340
122.	Проверка правильности действия ш ара..................................................								344
123. Влияние температуры и влажности......................................................									345
124.	Измерфшя светильников...........................................................................								346
125.	Об'измерении светн ости ............................................................................								-
Глава пятнадцатая. Измерение яркости ...............................................................									—
126.	Некоторые общие способы измерения яркости.............................						: . . . .		—
127.	Измерение		яркости	по освещенности.............................					347
128. Измерение яркости по освещенностиоптического изображения								348
129.	Применение		разных	приборов ...............................................................					350
130.	Вычисление яркости по измеренной освещенности и коэффициенту								352
131.	я р к о ст и .............................................................................................................		яркости		глазом сквозь оптическую систему . . . .
	Восприятие								—
132.	Измерение яркости очень малых и удаленных поверхностей . ..								354
Глава шестнадцатая.			Измерение коэффициентов отражения,				пропускания		356
	и поглощ ения ...............................................................
133. Измерение коэффициента правильного отражения.............................								,	—
134.	Определение коэффициентов рассеянного и полурассеянного отра								359
	жения	.............................................................................................................						361
135. Коэффициент отражения при рассеянном освещении.............									363
136.	Измерение коэффициента яркости. Приборы для измерения белизны
137. Измерение коэффициента пропускания для данного направления								368	366
138. Измерение общего коэффициента пропускания.....................
139.	Измерение коэффициента поглощ ения..........................................						369
140. Общие замечания об измерениях..................................................								370
Глава семнадцатая. Спектральные световые измерения......................................									371
141.	Спектрофотометры			.................		‘ ....................................................................			—
142.	Монохроматоры ............................................................................................								—
143. Получение полей сравнения для зрительных световых измерений									374
144. Поверка на длины волн						.......................................................................		376	375
145. Определение ширины щелей и ширины спектра..........................
146.	Описание некоторых спектрофотометров......................................							382	386
147.	Сравнение спектров			источников света. Измерение температуры				394
148.	Измерение пропускания					с в е т а .......................................................
149.	Измерение отражения............................................................................					спектрофотометрнческих	измерений ..	398	399
150.	Указания к		выполнению
Глава восемнадцатая.			Разные	светоизмерительные п р и б о р ы			.........................		406

151.Перечисление некоторых светоизмерительных приборов (и их назначение). Яркомер. Поляризационный фотометр. Универсаль

	ный фотометр ФМ(и ФМ-58). Электролитический счетчик для све
152.	товой энергии. С вечем ер .........................	' . ............................................	—
152.	Вращающиеся поглотители................................................................	(«колориметры»).	416
153.	Измерители поглощения в жидкостях	(«колориметры»).	Измери-
. тели мутности — «нефелометры».......................................................			420

Глава девятнадцатая.		Краткие	сведения о цветовых измерениях . . . .	421
154. Природа цветовых измерений....................................................................
155. Признаки для сравнения и измерения цветов..................................				42'
156.	Спектральный	состав	цвета ...................................................................	421
157.	Трехцветный состав цвета. Пропорции смешения.........................			-
158.	Светлота ц в ета .................................................................................................			43!
159.	Переход от измерительных цветов прибора к другим цветам . . .			44<
160.	Вычисление трехцветного состава цвета по его спектральному
	составу .............................................................................................................			44<
161.	Двухцветный	с о с т а в ....................................................................................		44!
162.	Переход от двухцветного состава к трехцветиомуи обратно . . .			45(
163.	Колориметры	.................................................................................................		451
164. Наборы (атласы) цветов................................................................................				45*
165.	Определение цветовой температуры по цвету..................................			—
166.	Определение спектральной чувствительности гл аза ..........................			455
Глива двадцатая. Оборудование			светоизмерительных лабораторий..............	45(
167.	Два вида лабораторий. Подбор приборов для н и х ...........................			—
168. Размещение приборов			................................................................................	45!
169. Электроизмерительная часть ...................................................................				46(
Предметный ук а за тел ь ....................................................................................................				46!

ГЛАВА ПЕРВАЯ

СВЕТОВЫЕ ВЕЛИЧИНЫ

1. Излучение, поток излучения, лучистая энергия. Восприя глазом. Надобность в световых величинах. Различают явление излучения, или лучеиспускания, т. е. выделение излучений-, которое сокращенно называют просто излучением, и то, что собственно распространяется от источника излучения — поток распростра няющихся в пространстве фотонов. Этот поток можно назвать п о т о к о м и з л у ч е н и я . Ранее он обыкновенно назывался лучистой энергией; теперь природа потока более выяснена и название «лучистая энергия» считаетсядля него не вполне подходящим. Однако в дальней шем изложении такое название все же применяется в силу его общей распространенности и давности; в его содержание вкладывается не только представление об особого вида энергии, но именно о потоке „излечения или потоке фотонов, обладающем, кроме энергии, и дру гими свойствами.

Международная комиссия по освещению (МКО) — международ ное учреждение из представителей общественно-технических свето технических организаций разных стран, занимающаяся вопросами светотехники1, — приняла в 1951 г. такое определение:

«Энергетический поток (Flux energetique): мощность испускаемая, передаваемая или получаемая в виде излучения.

Обозначение — Фс (запасное обозначение — Р); единица — ватт». Некоторый поток излучений, именно обладающий определенными свойствами, о которых частью речь ниже, попадая в глаз, производит в нем ощущение света. Световое ощущение есть, таким образом, психо-физиологическое явление, вызываемое лучистой энергией опре

деленного вида.

Понятие «свет» не является вполне строго установленным и употребляется часто в неодинаковом смысле. С одной стороны,

1 В 1900 г. Международный конгресс газовой промышленности в Париже предусмотрел создание Международной фотометрической комиссии для рассмотре ния вопросов о световых единицах. Первое ее собрание произошло в 1903 г., затем в 1907 г. было второе собрание; между прочим, на нем было обращено внимание на необходимость определить температуру плавления платины. В 1921 г. эта комис сия была преобразована в Международную комиссию по освещению. Работы комиссии имеют важное научно-техническое и практическое значение. Но решения комиссии Являются лишь советами (рекомендациями), не обязательными.

оно обозначает ощущение, вызываемое лучистой энергией. Но такое психологическое определение света не является единственно приме

няемым, С давних	пор	в физике, технике и повседневном обиходе
;под светом чаще всего		понимают лучистую энергию видимых длин
;волн, или, короче,	видимую лучистую энергию. При этом часто не
.делается различия	между лучистой энергией как чисто физическим
явлением, не связанным с восприятием глазом,			и световой
энергией как тем	же	явлением, но сопровождаемым	воздействием

на глаз (созданием света) и рассматриваемым именно применительно ж свойству этого явления производить ощущение света. В настоящей книге данное различие проводится, и слово свет применяется в смысле общего названия для всех световых величин вместе или порознь взятых, т. е. как если бы оно было родовым понятием для послед них. При этом там, где дело идет о строгом и точном описании явлений или о выражении определенных положений и т. п., слово «свет» избе галось употреблять.

Опыт показывает, что с изменением мощности лучистой энергии меняется и сила светового ощущения. Установлено также, что и при одинаковой мощности лучистой энергии, но при изменении ее состава (спектрального), сила ощущения может быть разной. Вообще на опыте обнаружено, что между лучистой энергией и ощущением света су ществует количественная и качественная связь, притом вполне своеобразная. Простой и прямой зависимости, иначе говоря, прямой пропорциональности между лучистой энергией и светом не имеется.

Описав и измерив лучистую энергию обычными физическими спо собами, еще нельзя предопределить, не зная свойств глаза, каким окажется вызываемое ею световое ощущение. Глаз воспринимает как свет лучистую энергию, имеющую число колебаний в секунду лишь в пределах — кругло — от 4 • 1014 до 7 • 10й , что отвечает дли нам волн, лежащим в границах — кругло — от 0,4 до 0,75 мкм1; такую энергию называют световой, если имеют в виду ее световое' действие. Однородная или одноволновая (монохроматическая) энер гия разных длин волн воспринимается глазом как свет различного цвета. Если сравнивать по силе ощущения, полученные от однород ного света разных цветов, но одной и той же мощности лучистой энергии, то оказывается, что глаз отличается весьма резко выражен ной различной восприимчивостью к разным цветам. Это свойство, как и многие его другие, а равно, как и вообще органов человеческого тела, не является строго определенным и постоянным (п. 60).

Чувствительность глаза к цветам неоднократно измерялась раз личными исследователями, и результаты не всегда получались сов падающими, в особенности в обоих крайних участках спектра. Внимания заслужили опыты Национального бюро стандартов в Ва шингтоне, которое промерило чувствительность у 52 наблюдателей. Средние значения этих данных МКО приняла в 1924 г. как самые достоверные. В 1933 г. Международный комитет по мерам и весам принял те же данные (табл. 1. 1). Новые данные получены Всесоюз-

1 м к м — сокращенное обозначение микрометра или микрона, 1 л ю (= 1000 нм.

1 / 471 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ