1.6. Энергетическая светимость (излучательность) и светимость

Энергетическая светимость – плотность потока излу­чения по поверхности элементарного участка излучающего (отражающего или пропускающего) тела. Энергетическая светимость численно равна отношению потока излучения к площади участка поверхности, излучающей этот поток:

(1.20)

где М_е и – энергетическая светимость элемента поверх­ности dA и средняя энергетическая светимость поверхности A;

и – потоки излучения, излучаемые с поверхностей dA и А.

Единица энергетической светимости – ватт с квадратно­го метра, (Вт м^-2).

Светимость – плотность светового потока по поверхно­сти элементарного участка излучающего (отражающего или пропускающего) свет тела.

Светимость численно равна отношению светового пото­ка к площади участка поверхности, излучающего этот по­ток:

(1.21)

где М – светимость элемента поверхности dA;

– сред­няя светимость поверхности А;

и – световые потоки, излучаемые этими поверхностями.

1.7. Энергетическая освещенность (облученность) и освещенность

Облученность в точке поверхности – это плотность па­дающего потока излучения по поверхности элементарного участка облучаемого тела:

, (1.22)

где Е_е – облученность участка поверхности dA;

Е_еср – сред­няя облученность поверхности А;

, – потоки, падаю­щие на поверхности dA и А.

За единицу облученности принимают такую, при кото­рой на 1 м² поверхности падает и равномерно распределя­ется по ней 1 Вт потока излучения. Единица облученности Втм².

Освещенность в точке поверхности – это плотность па­дающего светового потока по поверхности элементарного участка освещаемого тела:

, (1.23)

где Е и Е_ср – освещенности поверхностей dA и A;

, – световые потоки, падающие на эти поверхности.

За единицу освещенности принят люкс (лк). Освещен­ность в 1 лк имеет поверхность, на 1 м² которой падает и равномерно по ней распределяется световой поток в 1 лм.

Более крупной единицей освещенности является фот (ф). Освещенность в 1 фот имеет поверхность, на 1 см² ко­торой падает и равномерно распределяется по ней 1 лм све­тового потока.

1.8. Энергетическая яркость (лучистость) и яркость

Источник излучения принято характеризовать энергети­ческой яркостью, а источник света – яркостью.

Под энергетической яркостью участка поверхности понимают отношение силы излучения этот участка в данном направлении к площади его проек­ции на плоскость, перпендикулярную данному направле­нию. Если источник излучения точечный, то его средняя энергетическая яркость в данном направлении равна отно­шению его силы света в этом направлении к проекции его излучающей поверхности на плоскость, перпендикулярную данному направлению:

, (1.24)

где и – энергетическая яркость участка поверхно­сти и поверхности (рис. 1.11, а, б) в направлении ;

и – силы излучения элемента поверхности dA и поверх­ности А в направлении ;

и – проекции участка поверхности dA и поверхности А на плоскость, перпендику­лярную направлению .

Рис.1.11. Яркость излучателя

За единицу энергетической яркости (Втср^-1м^-2) при­нимают энергетическую яркость плоской поверхности площадью 1 м², которая в перпендикулярном направлении имеет силу излу­чения 1 Вт ср^-1.

Если излучающая поверхность А плоская, то ее проек­ция на плоскость, перпендикулярную любому направлению , . Энергетическая яркость плоской поверхно­сти, которую можно считать точечным источником,

. (1.25)

Яркость в системе световых величин – величина, ана­логичная энергетической яркости в системе энергетических величин.

Под яркостью участка поверхности в данном направле­нии понимается отношение силы света, излучаемой участ­ком поверхности в данном направлении, к проекции участ­ка светящей поверхности на плоскость, перпендикулярную данному направлению (см. рис. 1.11, а).

Если на рис. 1.11, а, б силу излучения заменить силой света, то получим соотношения, связывающие яркость и си­лу света:

, (1.26)

где и – силы света, излучаемые участком поверхно­сти dA и поверхностью А в направлении ;

. (1.27)

Выражение (1.26) справедливо, если поверхность А – точечный источник света, а (1.27), если А – плоская по­верхность. Яркость – очень важная величина, так как глаз непосредственно реагирует на яркость. За единицу яркости (кд м²) принята яркость такой плоской поверхности, которая в перпендикулярном направлении излучает силу све­та в одну канделу (1 кд) с I м² излучающей поверхности.

Примерные значения яркости, кд м², некоторых поверх­ностей:

Поверхность вольфрамовой нити лампы на­каливания 5.5х10⁶

Солнце я зените 10⁹

Ртутная лампа сверхвысокого давления до 1,8х10⁹ Люминесцентная лампа 7х10³

Снег в полнолуние 5х10^-2