2.1 Основні поняття елементів фотометрії

Весь частотний спектр електромагнітних коливань умовно ділять на дві частини з межею приблизно на частоті 3000 ГГц. Частоти, що ле­жать нижче цієї межі, відносять до області радіохвиль. Частоти, що ле­жать вище, входять в оптичний діапазон хвиль.

Зображення - це поняття доволі багатогранне, це і зорові образи, що сприймаються спостерігачем, і відображення об’єктивно існуючого світу, це проекції об’єктів на площини.

Джерелом телевізійного сигналу може бути будь-яке випроміню­вання в оптичному діапазоні хвиль, що випускається, пропускається або відбивається від об’єкта, що спостерігається, і його навколишнього середовища. Для відтворення зображення можна використовувати ви­промінювання лише у вузькому діапазоні хвиль, від 380 до 770 нм, що безпосередньо сприймається оком людини у вигляді світла.

Випромінювання бувають монохроматичними і складними. Моно­хроматичними називаються випромінювання, що мають одну визначену довжину хвилі. Складні випромінювання складаються з декількох моно­хроматичних і характеризуються спектральним розподілом енергії.

Кількісна характеристика джерела випромінювання визначається його колірною температурою. Відповідно до закону Віна, для абсолют­но чорного тіла

λ₀ =

де λ₀ - довжина хвилі, мкм, що відповідає максимуму випромінювання абсолютно чорного тіла;

Т - його абсолютна температура, К.

Колірною температурою (Т_к) випромінювання даного джерела на­зивається та дійсна температура, до якої необхідно нагріти абсолютно чорне тіло, щоб отримати випромінювання того ж кольору. Для фотоме­трії і колориметрії стандартизовано чотири джерела світла: А (Т_к = 2854 К), В (Т_к =4800 К), С (Т_к =6500 К) і рівноенергетичне джерело Е. Спект­ральні щільності випромінювання (Р_х) для цих джерел наведено на ри­сунку 2.1.

Для оцінки випромінювання користуються енергетичними й ефек­тивними величинами. Система ефективних величин будується на основі спектральної чутливості зразкового приймача. Найбільш розповсюдже­ною системою ефективних величин є система світлових величин, яка побудована на основі спектральної чутливості ока стандартного спосте­рігача, що відіграє роль зразкового приймача.

Рисунок 2.1 - Спектральні щільності випромінювання стандартизованих джерел випромінювання

1. Світловий потік - потік випромінювання, що оцінюється за зо­ровим відчуттям:

Ф = IΩ (Лм) (люмен),

де І - сила світла, (Кд) (кандела);

Ω - тілесний кут, який охоплює потік випромінювання, (ср) (стераді­ан).

2. Сила світла є основною одиницею, оскільки вона еталована. Си­ла світла характеризує просторову густину світлового потоку:

І (Кд)

3. Яскравість характеризує поверхню, що світиться, і визначається відношенням сили світла dIφ, що випромінюється в даному напрямку, до площини dS (рисунок 2.2):

Lφ = (Кд/м²)

Якщо розподіл сили світла поверхневого джерела не залежить від кута спостереження, то такі випромінювачі характеризуються рівною яскравістю, тобто Lφ = I₀/S = L₀. Цій обставині підчиняється абсолютно чорне тіло, з деяким наближенням гіпс, полотно, молочне скло.

Рисунок 2.2 - Приклад розподілу сили світла

4) Освітленість характеризується поверхневою густиною світлово­го потоку на опромінюваній поверхні dS:

E = (Лк).

Приклади: мінімальна освітленість для читання - 20 Лк; добре осві­тлене приміщення - 100-700 Лк; кіноекран - 40-200 Лк; предмети в тіні в сонячний день - 10³ Лк; пляж - 10⁵ Лк.

5) Світлова експозиція характеризується величиною світлового по­току, що припадає на одиницю площі поверхні тіла, яке освітлюється, за час t₂ -1_:

H = E_tdt (Лк·с).