22

диафрагменного числа количество поступающего света через объектив и освещенность изображения изменяется в 2 раза.

Светочувствительность пленки или матрицы цифровой фотокамеры характеризует возможность реагировать на большее или меньшее количество света. Более высокие значения

светочувствительности ISO дают определенные преимущества, например, фотографировать с более короткой выдержкой, в то время как уменьшение светочувствительности требует установки более

длительного время экспонирования; или дает возможность фотографировать в местах с недостаточным освещением без использования вспышки. Ряд чисел светочувствительности, как правило, построен по принципу «в два раза» соседнее значение ISO отличается от предыдущего (последующего): 00 200 400 800 1600 3200.

Если света попадет слишком много, то кадр будет слишком светлым, то есть фотография будет переэкспонированной. Переэкспонированное изображение (экспозиция больше, чем нужно) получается при длинных выдержках, открытой диафрагме, высокой светочувствительности. Если света попадет меньше, чем нужно, то кадр будет темным — недоэкспонированным. С правильной экспозицией вы должны получить нормальный кадр.

Так как каждое значение (шаг, ступень) выдержки, диафрагменного числа и числа светочувствительности изменяет количество света в 2 раза, то увеличив на один шаг любой из трех параметров, влияющих на экспозицию, можно уменьшить на один шаг любой из двух оставшихся параметров и получить на светочувствительном слое ровно столько же света.

В первом случае мы укоротили выдержку в восемь раз, тем самым на три ступени (1/125 –> 1/250 –> 1/500 –> 1/1000) уменьшив количество света. Но мы компенсировали это в восемь раз или на три ступени (8 –> 5,6 –> 4 –> 2.8) более открытой диафрагмой, которая пропустит в восемь раз больше света.

Во втором случае мы понизили чувствительность на две ступени (400 –> 200 –> 100), сделав на две ступени более открытую диафрагму (8 –> 5,6 –> 4). В обоих случаях экспозиция осталась неизменной.

Лаб. работа 4. Светотехнические единицы

ЗАДАНИЕ: 1. Дать определения и указать размерность основных светотехнических величин: световой поток, освещенность, сила света, яркость, экспозиция.

2.Измерить люксметром освещенность объекта, например чернозем на листе белой бумаги, с учетом табличных данных вычислить яркость объектов, вычислить модуляционный, визуальный и фотографический контраст.

3.Решить задачи:

3.1.Как изменится освещенность поверхности, если лампу отодвинуть от нее на 2 метра?

3.2.Две лампы силой света 30 и 120 кд находятся на расстоянии 6 м друг от друга. Где нужно поместить между ними непрозрачный экран, чтобы он был одинаково освещен с обеих сторон?

3.3.Предмет при фотографировании освещается электрической лампой ,

расположенной от него на расстоянии r1 = 2 м. Во сколько раз надо увеличить время экспозиции, если эту же лампу расположить на расстоянии r2 = 3 м?

23

3.4.При печатании фотоснимка негатив освещался в течение t1=3 с лампочкой силой света I1= 15 кд с расстояния r1=50 см. Определить время t2, в течение которого нужно освещать негатив лампочкой силой света I2=60 кд с расстояния r2=2 м, чтобы получить отпечаток с такой же степенью почернения, как и в первом случае?

3.5.На какой высоте h нужно повесить лампочку силой света I=10 кд над листом матовой белой бумаги, чтобы яркость L бумаги была равна 1 кд/м2, если коэффициент отражения ρ бумаги равен 0.8?

Измерением световых величин занимается фотометрия, а измерениями излучения во всем оптическом диапазоне - радиометрия. В соответствии с этим световые единицы часто называют фотометрическими, а энергетические единицы - радиометрическими. Энергетические величины являются исчерпывающими с энергетической точки зрения, но они не позволяют количественно оценить визуальное восприятие излучения. Световые характеристики описывают, как энергию излучения воспринимает зрительная система глаза с учетом спектрального состава света.

Соответствие фотометрических и радиометрических единиц в таблице:

Световые (светотехнические, фотометрические) единицы

1.Принимая в качестве приемника световой энергии глаз, Международная осветительная комиссия (МОК) определила световой поток Ф как поток лучистой энергии, оцениваемый по зрительному ощущению.

За единицу светового потока принимают люмен (лм). Это поток, излучаемый изотропным источником силой в 1кд в пределах телесного угла в 1 стерадиан.

Ф = I (1лм = 1кд 1ср)

Из опыта известно, что если длина волны излучения = 555 нм, то одному люмену светового потока соответствует поток лучистой энергии равный 0,0016 Вт.

Величина полного светового потока характеризует излучающий источник, и её нельзя увеличить никакими оптическими системами. Действие этих систем может сводиться лишь к перераспределению светового потока.

2.Силой света I точечного источника называется величина светового потока, распространяющегося в единице телесного угла. За единицу телесного угла принят стерадиан – угол, вырезающий на сфере, описанной вокруг вершины угла, поверхность, площадь которой равна квадрату радиуса сферы S=R2.

I = F/ , где - телесный угол.

i

n

σ

dΩ

24

В системе СИ принята единица силы света кандела (кд) – одна из основных единиц (ГОСТ). Кандела – сила света, испускаемая с площади 1/600000 м2 полного излучателя (эталона) в перпендикулярном этому сечению направлении при температуре излучателя равном температуре затвердевания платины при давлении 101325 Па. (Или другими словами: 1см2 затвердевающей платины при Т= 2042К и нормальном атмосферном давлении, в нормальном направлении излучает

60кандел).

3.Освещенностью Е называется величина светового потока, приходящаяся на единицу поверхности (рис. 4).

Е= dФ/σ = I dΩ/σ = I cos i / R2

Впоследних двух равенствах введена сила света. Полученное выражение показывает, что освещенность, создаваемая точечным источником, обратно пропорциональна квадрату расстояния от источника до поверхности и прямо пропорциональна косинусу угла между световым лучом и нормалью к освещаемой поверхности. Это есть основной закон освещенности (закон обратных квадратов).

dΩ n

i

R

σ

Единица освещенности – люкс (лк) – равна потоку в 1лм, равномерно распределенному на площади в 1м2.

4. Яркостью в данном направлении называется световой поток, посылаемый в данном направлении единицей видимой поверхности внутрь единичного телесного угла (рис.3).

dΩ

n

i

σ

где a - угол между направлениями силы света и вертикалью.

Единицей яркости служит яркость площадки, дающая силу света в 1 кд с каждого квадратного метра в направлении, перпендикулярном к площадке. Таким образом, единица яркости есть "кандела с квадратного метра" (1нт=1кд/1м²) - иначе её называют нит (нт).

Яркость Вi есть величина, зависящая от направления; однако для некоторых источников она может от направления не зависеть. Такие источники называются источниками, подчиняющимися

закону Ламберта.

Для диффузно отражающих поверхностей

где r - коэффициент отражения, определяется отношением отраженного от плоскости светового потока к падающему световому потоку на эту плоскость