1.2. Энергетическая фотометрия

Величины, относящиеся к оптическому излучению, можно оценивать либо с учетом произведенного зрительного впечатления (визуальная фото­метрия), либо исключительно по количеству энергии, ее распределению в пространстве и времени (энергетическая фотометрия). Основным параметром системы энергетических величин является поток излучения - средняя

мощность, передаваемая оптическим излучением за время, значительно большее периода электромагнитных колебаний.

Спектральный состав излучения характеризуется спектральным распре­делением потока излучения - функцией . Таким образом, мощность, переносимую потоком излучения во всем интервале длин волн, определяют

(1.1)

Основные величины, характеризующие энергетические и визуальные пара­метры оптического излучения, приведены в табл. 1.1 [2, 3].

В некоторых случаях, когда в качестве основного параметра при описа­нии энергетической системы принимают энергию излучения, связь энергии с потоком излучения можно записать в дифференциальной форме

Оба варианта описания равнозначны и отличаются разве что формой написания основных формул. Рассмотрим подробнее основные фотометри­ческие величины.

Энергетическая сила света (сила излучения) - пространственная плотность потока излучения, определяемая отношением потока излуче­ния к телесному углу (в стерадианах), в пределах которого заклю­чен этот поток

где - телесный угол, имеющий в вершине источник излучения, определя­ется как отношение площади сферической поверхности внутри конуса этого угла к квадрату радиуса сферы (рис. 1.2)

Энергетическая светимость М_с(поверхностная плотность потока излуче­ния) - поток излучения, отнесенный к единице площади излучающей по­верхности

где - площадь поверхности источника излучения. Необходимо отметить,

что светимость недостаточно полно характеризует параметры излучателя, и для полной характеристики необходимо знать направленность потока излу­чения.

Энергетическая яркость -сила излучения с единицы из­лучающей поверхности в дан­ном направлении, отнесенная к площади ортогональной проекции излучающей по­верхности на плоскость, пер­пендикулярную указанному направлению (рис. 1.3)

,(1.6)

где - угол между нормалью К излучающей поверхности и направлением, в котором производится изме-

„_с. 1.2. Пояснения к определению силы света

рение силы излучения; - энергетическая сила света в направлении

- площадь элемента поверхности источника. Необходимо отметить, что яркость не является основной характеристикой источника. На­пример, у двух излучателей, обла­дающих одинаковой яркостью, но разной площадью светящейся по­верхности, можно с помощью опти­ческой системы уравнять наблюдае­мые площади свечения. В этом слу­чае излучатель с большей активной площадью окажется ярче в число раз, равное отношению (если

принять ).

Энергетическая освещенность (плотность мощности) - мощ­

ность потока излучения, приходящаяся на единицу площади облучаемой по­верхности

(1.7)

где - площадь облучаемой поверхности.

В случае, когда приходится иметь дело с равнояркими источниками, для определения силы света и потока излучения от тел простой формы легко полу­чить следующие расчетные формулы:

Рис. 1.4. Диаграммы направленности равноярких излучателей: а - плоского; б - шарообразного; в - цилиндрического

1. для плоской излучающейв одну сторону площадки (рис. 1.4, а)

2. для шара диаметром (рис. 1.4, б)

3) для цилиндра с неизлучающимиторцами (рис. 1.4,в)

Связь между интегральными и спектральными характеристиками опре­деляется выражениями