2.Основные величины фотометрии. Световые и энергетические единицы и величины.

Фотометрия - раздел физической оптики, в котором рассматриваются энергетические характеристики оптического излучения в процессах его испускания, распространения и взаимодействия с веществом. Световые величины определяют по отношению к так называемому среднему человеческому светлоадаптированному глазу.

1. Поток световой энергии Фv (измеряется в люменах лм). Представим себе источник света настолько малых размеров, что на некотором расстоянии от него можно считать фронт распространяющейся волны сферическим. Такой источник называется точечным. Расположим на пути светового потока, идущего от источника S, какую-нибудь малую площадку а произвольной ориентации и измерим количество энергии dQ, протекающее через эту площадку за время t. Отношение, показывающее количество световой энергии, протекающей через площадку а за единицу времени (мощность сквозь поверхность а), называется потоком световой энергии через поверхность а (Q  ∫Ф_vdt, люмен-секунда, лм сек).

2. Сила света - световой поток в единице телесного угла с центром на поверхности источника излучения (I, I  dФ_v/d, Кандела, кд). Если поток Ф посылается источником равномерно по всем направлениям, то есть сила света, одинаковая для любого направления. В случае неравномерного потока величина Ф представляет лишь среднюю силу света и называется средней сферической силой света.

3. Для количественной оценки освещаемой поверхности введено понятие освещенности - величины потока, приходящейся на единицу поверхности (Е, E  dФ_v/dA, Люкс, лк).

4. Яркость источника. На практике, часто расстояние между источником света и наблюдателем таково, что глаз может различить форму источника. По отношению к таким источникам, составляющих громадное большинство, имеет смысл ввести понятие поверхностной яркости (или просто яркости, L, , Кандела на кв. метр, кд/м². Поверхностная яркость В есть величина, характеризующая излучение светящейся поверхности по данному направлению, определяемого углом i c нормалью к рассматриваемому элементу светящейся поверхности. Коэффициент Вi носит название яркости источника по направлению, определяемому углом i. Итак, яркостью в данном направлении называется поток, посылаемый единицей видимой поверхности в данном направлении внутрь единичного телесного угла. Для некоторых источников яркость может от направления не зависеть (источники, подчиняющимися закону Ламберта). Таким источником является только абсолютно черное тело. Матированная поверхность или мутная среда, каждый участок которой рассеивает свет равномерно во все стороны, служат более или менее хорошими подобиями ламбертова источника.

5. Светимость. С понятием яркости тесно связано понятие светимости М, представляющей собой интегральную величину, т.е. суммарный поток, посылаемой единицей поверхности наружу по всем направлениям (внутрь телесного угла 2л), M  dФ_v/dA, Люмен на кв. метр, лм/м². Таким образом, M = S , если Ф есть полный поток, посылаемый светящейся площадкой S наружу по всем направлениям. 6. Яркостный контраст - воспринимаемое глазом различие яркостей двух соприкасающихся независимо освещенных поверхностей одинакового качества. Если рассмотреть известные схемы приборов для подобных измерений - фотометров, придуманных за последние два столетия, станет ясно, что все они основаны на создании контрастирующих световых полей для визуального сравнения. Следует отметить, что глаз легко чувствует самое небольшое различие яркостей и теряется при очень больших яркостях, когда контраст пропадает. Освечивание, θ, θ  ∫Idt, Кандела-секунда, кд·сек. Освечивание, одна из световых величин, применяемая в импульсной фотометрии; равна интегралу от силы света импульсного источника по времени. Единица О. - кандела-секунда (кд×сек). Аналогичная величина для потока излучения называется энергетическим освечиванием и измеряется в вт×сек×стер^-1. Экспозиция (количество освещения), H, H  dQ/dA  ∫Edt, Люкс-секунда, лк·сек.

Энергетические фотометрические величины, величины, характеризующие оптическое излучение безотносительно к его действию на приемники излучения. Э. ф. в. выражают иногда также в единицах фотонной системы: энергия излучения оценивается безразмерной величиной — числом фотонов, поток излучения — «расходом» фотонов в секунду (сек^-1), размерность единицы энергетической силы света в этой системе — сек^-1 ·ср^-1 и т. д. Энергетические величины соответсвуют световым: Энергия излучения (лучистая энергия) дж, Поток излучений (лучистый поток) Вт, Энергетическая сила света (сила излучения) вт·ср^—1, Энергетическая яркость вт·ср^—1·м^—2, Энергетическая освещенность (облученность) вт·м^—2, Энергетическая светимость вт·м^—2, Энергетическая экспозиция дж·м^—2, Энергетическое освечивание (интеграл от энергетической силы света по времени в пределах длительности импульса излучения) дж·ср^—1, Спектральная плотность энергетической фотометрической величины (производная этой величины по длине волны или другой спектральной координате).