1.7. Експозиція випромінювання. Світлова віддача джерела світла. Основні закони фотометрії

Для джерел світла, що визначаються імпульсним характером випромінювання( наприклад, проблисковий вогонь маяків) важливу роль у фіксуванні процесу освітлення відіграє тривалість цього процесу. Дія випромінювання такого джерела залежить як від сили випромінювання, так і від його тривалості. Як правило, випромінювання імпульсного джерела пов’язане із певною зміною сили випромінювання з часом. Тому імпульсні джерела випромінювання зручно характеризувати величинами, що пропорційні силі випромінювання і тривалості дії випромінювання, а саме добутком освітленості на час дії потоку випромінювання. Такою величиною є експозиція., яка характеризує кількість освітлення і підкреслює важливість як самої освітленості, так і тривалості цього процесу (освітлення).

Експозиція – це величина, яка рівна добутку освітленості Е на час дії цього освітлення t:

Н_v = Е_v ∙ t; [лк ∙ с]

У загальному випадку буде:

Н =

Для імпульсного випромінювання світлової енергії Q_ʋ буде:

Q_v = Ф_v ∙ t або Q_ʋ =

Е = .

Помноживши праву і ліву частини на час t отримаємо:

t ∙ Е = ∙ t або Н_v =

Експозиція світлового випромінювання – це поверхнева густина світлової енергії.

При виконанні різного роду розрахунків, за розглянутими формулами для енергії, експозиції, яскравості випромінювання слід враховувати, що ці вирази поширюються на всю область оптичного випромінювання (10 ÷ 10⁶ нм).

Крім приведених величин є декілька інших характеристик, що є важливими. До них відносять:

• Коефіцієнт корисної дії (ККД) джерела випромінювання η_е , який визначається як відношення загальної потужності випромінювання Ф_е , що випромінюється джерелом, до потужності, що до цього джерела підводиться:

η_е = ∙ 100%

• Коефіцієнт корисної дії (ККД) джерела в інтервалі довжин хвиль λ₁ ÷ λ₂ - η_е (λ₁ ÷λ₂) – це відношення потоку випромінювання джерела у цьому діапазоні до потужності, необхідної для генерації цього випромінювання:

η_е (λ₁ ÷λ₂) =

• Світлова віддача η_ʋ − це відношення світлового потоку до величини потужності, що підводиться до джерела:

η_{ʋ = ;}

Як підсумок до викладеного вище приведемо основні фотометричні закономірності і співвідношення у вигляді законів фотометрії.

Основні закони фотометрії

Випромінювач Ламберта – це ідеальний випромінювач абсолютно чорного тіла, який випускає випромінювання у всіх напрямках рівномірно.

Перший закон Ламберта: енергетична яскравість ділянок поверхні протяжного випромінювача Ламберта не залежить від напрямку випромінювання:

L_e = L_α

де L_α – напрямок поширення.

Величини енергетичних яскравостей визначаються виразами:

L_e =

для перпендикулярного напрямку, та:

I_eα = для любого з напрямків.

Другий закон Ламберта (закон косинусів): сила світла на одиницю тілесного кута в напрямку, що складає кут α з нормаллю до поверхні рівна:

I_eα = I_e ∙ cosα

де I_e – сила випромінювання у нормальному напрямку до поверхні S.

Третій закон (закон обернених квадратів): енергетичні освітленості Е_е ділянок поверхні, що освітлюються точковим джерелом під однаковими кутами обернено пропорційні квадратам відстані від цих поверхонь до джерела випромінювання:

;

Четвертий закон Ламберта: для того, щоб промені падали на поверхню приймача під приблизно однаковим кутом, віддаль між джерелом і приймачем випромінювання повинна бути значно більшою за лінійні розміри цієї поверхні.